Les types d'alimentations les plus classiques

Basic types of power supplies based on different design principles:

Linear power supplies

Linear regulated power supplies provide highly constant output voltage, low ripple and noise and fast regulation, even with high line and load transients. They produce significantly less electromagnetic interference than switchedmode power supplies. A conventional mains transformer isolates the power-line from the secondary circuits (output stages). It is followed by a rectifier that supplies the unregulated voltage to a series actuator. Capacitors at the input and output of the regulator circuit serve as buffers and decrease the ripple.

A high precision reference voltage controls the analog output amplifier. This amplifier is generally fast and allows very short recovery times for load changes.

R&S Essentials linear power supplies: R&S®NGA100, R&S®NGL200, R&S®NGM200, R&S®NGU201/401.

Switched-mode power supplies (SMPS)

SMPS, e.g. R&S®NGP800, have much higher efficiency than linear regulated power supplies. In a first step, the line voltage is rectified. Due to the high input voltage, buffer capacitors with a small capacitance can be used. In a second step, the DC voltage to be converted is chopped at a high frequency.

This takes place in the switching transistor and requires only comparatively tiny and light ferrite chokes or transformers with low losses. The switching transistor is switched fully on and off, hence switching losses are low. The output voltage is usually regulated by changing the duty cycle of the switching transistor. A rectifier and low-pass filter improve the output quality.

Mixed architecture power supplies

Different combinations of the above basic designs are in use. For example, the R&S®NGE100B power supplies use a mains transformer at the input, followed by a rectifier and switched-mode circuitry to regulate the output voltage, providing high efficiency. A linear stage reduces unwanted signal components at the output. Another example for mixed achitecture is the R&S®HMP2000/4000.

Quadrants des alimentations DC

Si un courant circule dans la borne de tension positive, l'alimentation agit comme une charge électronique. Il s'agit d'une charge de puissance au lieu d'une fourniture de puissance. Les instruments qui fonctionnent à la fois comme une source et une charge peuvent simuler des batteries ou des charges; ils sont appelés alimentations deux quadrants (ou quatre quadrants). Les alimentations spéciales proposent des architectures deux et quatre quadrants. Les instruments commutent automatiquement du mode source au mode charge. Lorsque la tension appliquée de manière externe excède la tension nominale réglée, le courant circule dans l'alimentation, qui est indiquée par une lecture de courant négative.

L'architecture des alimentations peut être entièrement définie en utilisant un système de coordonnées Cartésien. Les quatre quadrants illustrent toutes les combinaisons positives et négatives des tensions et courants. La figure ci-dessous illustre un système de coordonnées avec la tension sur l'axe vertical et le courant sur l'axe horizontal.

Comme mentionné précédemment, les alimentations standards génèrent généralement uniquement une tension de polarité positive (elles fonctionnent dans le premier quadrant), par exemple de 0 V à 20 V. Si une alimentation peut délivrer une tension positive ou négative sur ses bornes de sortie sans devoir commuter le câblage externe, elle correspond à une alimentation bipolaire et fonctionnera dans les quadrants 1 et 3, délivrant des tensions de –20 V à +20 V, par exemple. De tels instruments peuvent être utilisés, entre autres choses, pour tester le comportement caractéristique des semi-conducteurs pour des tensions bipolaires au point 0 V.

Les alimentations qui peuvent fonctionner dans les quadrants 1 et 3 proposent généralement aussi une fonctionnalité de charge pour les tensions et courants positifs et négatifs. Elles peuvent fonctionner dans les quatre quadrants et correspondent à des unités de source et de mesure (SMU). Dans le premier et le troisième quadrant, le courant sort de la borne de tension; l'instrument est en fourniture de puissance. Dans le second et le quatrième quadrant, le courant entre dans la borne de tension; l'instrument est en récupération de puissance.

Des voies avec des gammes de tension identiques

La plupart des alimentations Rohde&Schwarz proposent la même gamme de tension sur toutes les voies. Cela signifie que vous pouvez choisir n'importe quelle voie pour une application spécifique. Chaque voie peut être observée comme une alimentation séparée.

Ondulation et bruit

Un circuit électronique complexe évolué est très sensible aux variations de tension sur les lignes d'alimentation. Afin de minimiser les interférences lors de l'alimentation de dispositifs sous test (DUT), les alimentations doivent délivrer des tensions et des courants de sortie extrêmement stables. Idéalement, une sortie ne présente pas de variations de tension. En pratique, il existe deux types de variations qui peuvent éventuellement affecter le circuit ou l'appareil : des variations périodiques (ondulation) et des variations aléatoires (bruit), correspondant également à des déviations périodiques et aléatoires (PaRD). Les alimentations linéaires présentent une ondulation à des fréquences élevées significativement plus faibles que les alimentations à découpage.

Les alimentations spéciales, ainsi que certaines alimentations de base telles que les R&S®NGA100utilisent une régulation en tension linéaire pour une ondulation résiduelle et un bruit minimum.

La conception linéaire des étages de sortie permet de délivrer une tension à faible interférence aux conceptions sensibles telles que des semi-conducteurs complexes. Des valeurs faibles d'ondulation et de bruit sont également parfaites pour le développement d'amplificateurs de puissance et de MMIC.

Impédance de sortie variable

Les sorties des alimentations spéciales peuvent être configurées de différentes manières. Par exemple, des paramètres tels que l'impédance de sortie, un retard à la mise sous tension et différents modes de déclenchement peuvent être réglés. Les alimentations doivent avoir une impédance de sortie aussi faible que possible pour éviter les effets de charge sur le DUT. Cependant, il existe des applications qui nécessitent la simulation de batteries de manière contrôlée, ou la simulation de l'augmentation de l'impédance interne comme pour les décharges de batteries. Les alimentations R&S®NGL200, R&S®NGM200et R&S®NGU201prennent en charge ces applications avec une impédance de sortie ajustable.