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IEC61000 電力模擬：看似簡(jiǎn)單！華儀EAL-5000系列可以勝任！

1965年，Intel的共同創(chuàng)辦人高登．摩爾(Gordon Moore)針對(duì)半導(dǎo)體發(fā)展提出了劃時(shí)代的理論–––《摩爾定律》。摩爾在此定律中指出，半導(dǎo)體上容納的晶體管數(shù)每?jī)赡陼?huì)增加一倍。時(shí)至今日，科技飛躍性的發(fā)展讓半導(dǎo)體組件倍增的速度已經(jīng)快過(guò)摩爾所預(yù)期；而帶動(dòng)5G網(wǎng)絡(luò)、人工智能、IoT物聯(lián)網(wǎng)、醫(yī)療器材以及電動(dòng)車(chē)技術(shù)進(jìn)步的，正是源于這些先進(jìn)的半導(dǎo)體技術(shù)。為了確保這些技術(shù)能安全的運(yùn)用在產(chǎn)品上并維持其質(zhì)量，業(yè)界常利用安規(guī)測(cè)試儀對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行各種安全測(cè)試，如耐壓、絕緣及接地阻抗測(cè)試等。但在眾多電氣測(cè)試中，存在另一個(gè)同等重要、卻往往被忽視的角色:執(zhí)行電網(wǎng)狀況模擬的交流電源。本期電子報(bào)中，EEC華儀電子將藉由40年來(lái)為客戶提供安規(guī)測(cè)試及電源解決方案的獨(dú)到經(jīng)驗(yàn)，帶您深入探討如何針對(duì)不同需求，選擇適合的交流電源。

擇您所需，而非所欲
貪心是人類(lèi)的通病，總是想要一舉多得。我們?cè)谶x購(gòu)設(shè)備時(shí)，要不選擇較gao規(guī)格的機(jī)種、期待能以一臺(tái)機(jī)器滿足所有需求，要不就是挑選滿足起碼性能要求中的低規(guī)格。這個(gè)選擇邏輯看似沒(méi)有問(wèn)題，但往往會(huì)導(dǎo)致公司內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)不一致。若研發(fā)、生產(chǎn)與售后服務(wù)部門(mén)全都用不同的儀器，可能造成所得的數(shù)據(jù)質(zhì)量參差不齊，進(jìn)而衍生各種數(shù)據(jù)誤差，并使整體持有成本居高不下。

在選擇電源之前，EEC建議您先考慮下面幾個(gè)問(wèn)題:您的產(chǎn)品是甚么?需要通過(guò)的測(cè)試又是甚么?是否有需要符合的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范?從這三個(gè)角度切入思考，您可以更客觀且全面的了解自己的需求。

交流電源功能何在?誰(shuí)該使用交流電源?
只要有插座跟電線，人人都有電可用，為何我們還需要使用額外的電源?

通常來(lái)說(shuō)，使用獨(dú)立的電源可以帶來(lái)下列的好處:

產(chǎn)生不同電壓
產(chǎn)生不同頻率
提供純凈且穩(wěn)定的輸出
提供與電網(wǎng)隔離的輸出
波形失真率低
具備功率量測(cè)的能力
可產(chǎn)生各種輸出波形、模擬電網(wǎng)狀況以及各種瞬時(shí)響應(yīng)
電源的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用極為廣泛，這邊僅針對(duì)部分應(yīng)用進(jìn)行討論。IEC 61000電磁兼容性(electromagnetic compatibility, EMC)及IEEE 1547.1是兩個(gè)各產(chǎn)業(yè)常被要求符合的安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，其中又以IEC 61000-3與IEC 61000-4為重要的兩個(gè)系列標(biāo)準(zhǔn)。另外，電源應(yīng)用也會(huì)隨著所測(cè)試的產(chǎn)品、或是所用的部門(mén)不同而有所改變。

以研發(fā)部門(mén)來(lái)講，電源常被用來(lái)驗(yàn)證電網(wǎng)異常的各種保護(hù)措施；產(chǎn)線自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)則需要可靠且安全的電源提供穩(wěn)定的輸出電壓與頻率；檢驗(yàn)及品管部門(mén)常需要透過(guò)電源驗(yàn)證產(chǎn)品的功率范圍、確保成品質(zhì)量；至于售后服務(wù)部門(mén)，則需要可提供穩(wěn)定輸出的電源作為儀器調(diào)校以及電網(wǎng)異常模擬之用。這些應(yīng)用中，電源常搭配安規(guī)測(cè)試儀一并使用，進(jìn)行如漏電流或接觸電流等測(cè)試。

如何選擇交流電源?

做出選擇前，首要任務(wù)是了解所在地的電力輸配送規(guī)格。在日本，標(biāo)準(zhǔn)輸配電電壓為100V、在中國(guó)大陸則是220V。盡管新一代的電源都具備彈性的電力輸入應(yīng)對(duì)能力(如100V-240V)，在特殊狀況下仍需將較為不同的電力環(huán)境納入考慮。為確保電源的可靠與安全性，您可以檢查機(jī)身上是否有如CE、UL或TUV等檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)的安全認(rèn)證標(biāo)章。

接下來(lái)需考慮的，是您的產(chǎn)品需求。測(cè)試中被檢驗(yàn)的產(chǎn)品一般稱(chēng)為「待測(cè)物」(device under test, DUT)，它將決定測(cè)試所需的電壓、頻率，以及需符合的安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)；部分特殊產(chǎn)品則有額外的浪涌電流及波峰因數(shù)等要求。以中央冷暖空調(diào)(HVAC)產(chǎn)業(yè)為例，由于所用的壓縮機(jī)功率大，因此測(cè)試所需的浪涌電流較其他產(chǎn)品來(lái)得大；下方圖一說(shuō)明了需要選擇高波峰因數(shù)的理由。

圖一、浪涌電流與波峰因數(shù)關(guān)系示意圖

浪涌電流會(huì)隨著待測(cè)物不同而改變，而波峰因數(shù)代表的則是電源所能提供的瞬間峰值能力。選擇電源時(shí)，必須將浪涌電流的需求與電源提供的波峰因數(shù)能力做比較，并找出解答。常見(jiàn)應(yīng)用如馬達(dá)，其啟動(dòng)瞬間需要足夠的浪涌電流進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。為應(yīng)對(duì)這種狀況，直觀的解決方法是采用額定功率較大的電源；實(shí)際上，只要電源提供的波峰因數(shù)夠大，額定功率較小的電源也能滿足馬達(dá)的浪涌電流需求。

如同前面所述，各部門(mén)的職掌也會(huì)決定所需儀器的性能。以研發(fā)部門(mén)用的儀器為例，精度好、高輸出范圍以及多樣波形與諧波生成功能是*的決定性因素。小數(shù)點(diǎn)后數(shù)個(gè)位數(shù)的微調(diào)能力，對(duì)研發(fā)部門(mén)進(jìn)行產(chǎn)品驗(yàn)證的能力有莫大的影響；波形生成功能，則是進(jìn)行IEC 61000-3與IEC 61000-4標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)測(cè)試的關(guān)鍵能力。近日新型的電源通常具備內(nèi)建的step、list、pulse與transient等模式，讓安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試設(shè)定更加輕松、整體效率更好。圖二中列出了部分IEC 61000認(rèn)證前測(cè)試與對(duì)應(yīng)的測(cè)試波形。檢驗(yàn)與品管部門(mén)亦可應(yīng)用上面提到的功能增進(jìn)測(cè)試效率與質(zhì)量。

圖二、部分IEC 61000-4標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試與其波形

對(duì)產(chǎn)線測(cè)試部門(mén)來(lái)說(shuō)，儀器的賬面規(guī)格就非首要關(guān)鍵；可靠性、耐用性、安全性與輸出穩(wěn)定性才是重要的。另外，耗能表現(xiàn)與多機(jī)彈性連接能力亦十分重要，可以為應(yīng)用量大的產(chǎn)線部門(mén)帶來(lái)規(guī)模效益。常見(jiàn)的儀器連接接口包括USB、GPIB以及以太網(wǎng)絡(luò)。特定使用環(huán)境下，儀器也可能需具備以模擬輸入(BNC)方式外接頻率的同步能力。善加利用這些功能，長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看都有助降低持有成本。

購(gòu)買(mǎi)適合的儀器需要考慮眾多因素。做決定前，可以咨詢EEC的電源專(zhuān)家以找出有經(jīng)濟(jì)效益且符合需求的解決方案。

EEC華儀電子即將推出全新一代高效可靠的交流電源。本系列產(chǎn)品擁有完整的產(chǎn)品線與功能，對(duì)應(yīng)產(chǎn)線、研發(fā)、品管及售后服務(wù)等各種測(cè)試需求。直覺(jué)化的控制接口與簡(jiǎn)單流暢的操作，能大幅提升測(cè)試效率。本系列產(chǎn)品不但使用簡(jiǎn)單且效能強(qiáng)大，更擁有業(yè)界的安全性與穩(wěn)定耐用度；并搭載可擴(kuò)充性能套件，能針對(duì)您的需求與預(yù)算提供彈性多元的應(yīng)用解決方案、省下一切不必要的花費(fèi)。本系列產(chǎn)品亦具備高度可靠耐用性以及經(jīng)世界及認(rèn)證的安全性，是自動(dòng)測(cè)試設(shè)備與制造業(yè)應(yīng)用的不錯(cuò)選擇。

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