Bộ nguồn DC là thiết bị bị coi nhẹ nhất trong phòng lab: ai cũng nghĩ chỉ cần đặt đúng điện áp là xong. Thực tế, độ gợn của nguồn, sai số đọc dòng và cách nguồn phản ứng khi tải thay đổi lại quyết định chất lượng của hàng loạt phép đo phía sau. Bộ nguồn DC Keysight E36103B 20 V / 2 A / 40 W thuộc nhóm nguồn để bàn có độ nhiễu thấp. Bài viết đi qua năm việc mà thông số của nó thực sự thay đổi kết quả.
Thông số nền của Keysight E36103B
Số liệu lấy từ trang sản phẩm Keysight.
| Thông số | Giá trị Keysight công bố |
|---|---|
| Điện áp / dòng / công suất | 20 V / 2 A / 40 W |
| Độ chính xác đặt điện áp | ± (0,05% + 7 mV) |
| Độ chính xác đặt dòng | ± (0,05% + 1 mA) |
| Độ chính xác đọc về điện áp | ± (0,05% + 5 mV) |
| Độ chính xác đọc về dòng | ± (0,05% + 1 mA) |
| Độ gợn và nhiễu (20 Hz – 20 MHz) | 0,8 mV rms / 15 mV đỉnh–đỉnh; dòng 1 mA rms |
| Thời gian ổn định khi đổi mức | 50 ms |
| Bảo vệ | quá áp, quá dòng, quá nhiệt |
| Kết nối | USB và LAN (LXI Core) |
| Chức năng khác | bù áp 4 dây, ghi dữ liệu, chế độ LIST |
| Kích thước | 2U, một phần tư giá |
1. Cấp nguồn cho mạch nhạy nhiễu
Với mạch chuyển đổi tương tự – số hoặc tầng dao động nội của khối RF, nhiễu từ nguồn cấp đi thẳng vào kết quả đo. Một bộ nguồn chuyển mạch giá rẻ có thể có độ gợn hàng chục mV rms, và trên một ADC 16 bit thang 5 V thì một bit tương ứng khoảng 76 µV — nhiễu nguồn ở mức chục mV nhấn chìm nhiều bit thấp trước cả khi tín hiệu vào tới.
E36103B công bố độ gợn 0,8 mV rms và 15 mV đỉnh–đỉnh trong dải 20 Hz đến 20 MHz. Con số rms thấp là điều kiện cần, nhưng lưu ý dải đo: nhiễu ngoài 20 MHz không nằm trong đặc tính này, nên với mạch RF vẫn cần tụ lọc cục bộ đặt sát chân nguồn của linh kiện.
2. Đo dòng tiêu thụ của thiết bị IoT chạy pin
Bài toán quen thuộc: xác định thiết bị chạy được bao lâu với một viên pin. Muốn trả lời, phải biết dòng ở cả hai trạng thái — ngủ và phát.
Độ chính xác đọc về dòng ± (0,05% + 1 mA) cho biết ngay giới hạn của phương pháp này. Ở mức dòng phát cỡ 100 mA, sai số khoảng 1,05 mA, tức khoảng 1% — hoàn toàn dùng được. Nhưng ở dòng ngủ cỡ 50 µA thì hằng số 1 mA lấn át hoàn toàn: bộ nguồn không phải công cụ để đo dòng ngủ, và bạn cần thiết bị phân tích nguồn chuyên dụng cho đoạn đó. Biết rõ ranh giới này quan trọng hơn là biết con số.
3. Bù sụt áp trên dây bằng chế độ 4 dây
Đây là tính năng bị bỏ quên nhiều nhất. Khi cấp 2 A qua một cặp dây có điện trở tổng 0,1 Ω, sụt áp trên dây là 0,2 V. Đặt nguồn ở 5,000 V thì tải chỉ nhận 4,800 V — sai số 4%, lớn hơn hai bậc so với độ chính xác của chính bộ nguồn.
Chế độ bù áp 4 dây giải quyết đúng chỗ này: hai dây cảm biến +S và −S nối thẳng tới chân tải, bộ nguồn đo điện áp ngay tại đó và tự nâng đầu ra để bù phần sụt trên dây tải. Kết quả là độ chính xác ± (0,05% + 7 mV) được giữ tại tải chứ không chỉ tại cọc đấu của máy. Với bất kỳ phép đo nào có dòng đáng kể hoặc dây dài, hãy đấu 4 dây.
4. Mô phỏng biến động điện áp bằng chế độ LIST
Thiết bị thật không sống với nguồn lý tưởng. Pin sụt dần, điện áp ắc quy ô tô dao động khi khởi động, nguồn USB tụt khi có tải. Muốn biết firmware xử lý những tình huống đó thế nào, phải tái tạo được chúng.
Chế độ LIST cho phép nạp một chuỗi mức điện áp cùng thời gian giữ của từng bước, rồi máy tự chạy. Thời gian ổn định khi đổi mức là 50 ms, nên bước ngắn nhất có ý nghĩa nên đặt lớn hơn con số đó — nếu đặt bước 10 ms, mức thực tế sẽ chưa kịp ổn định và kịch bản không còn phản ánh điều bạn định thử. Kết hợp với LAN theo chuẩn LXI Core, kịch bản này chạy được tự động từ máy tính điều khiển cả trạm đo.
5. Ghi dữ liệu dài hạn để truy sự cố ngắt quãng
Lỗi khó nhất là lỗi thỉnh thoảng mới xảy ra. Một thiết bị treo mỗi vài giờ, và không ai ngồi canh màn hình để bắt đúng khoảnh khắc đó.
Chức năng ghi dữ liệu tích hợp cho phép để máy chạy qua đêm và ghi lại điện áp cùng dòng theo thời gian. Khi thiết bị treo, bản ghi thường cho thấy ngay nguyên nhân: một xung dòng vượt ngưỡng, hoặc điện áp tụt vì mạch rơi vào trạng thái tiêu thụ bất thường. Kết hợp với bảo vệ quá dòng, có thể đặt ngưỡng để nguồn tự cắt và giữ nguyên hiện trường thay vì để mạch cháy.
Bảo vệ DUT: đặt ngưỡng trước khi bật nguồn
Một thói quen nên thành quy tắc: trước khi đấu bo mạch mẫu đầu tiên, đặt giới hạn quá dòng ở mức nhỉnh hơn dòng dự kiến chừng 20–30% và giới hạn quá áp ở mức nhỉnh hơn điện áp danh định. Nếu có lỗi lắp ngược cực hay chập, nguồn cắt trong chớp mắt thay vì đẩy trọn 2 A vào một con chip. Ba lớp bảo vệ quá áp, quá dòng và quá nhiệt đều có sẵn — chỉ cần bỏ ra một phút để cấu hình.
Chọn model nào trong dòng E36100B
Cả dòng có cùng bộ tính năng, khác nhau ở cặp điện áp – dòng. Điểm cần nhớ là công suất không tăng nhiều theo bậc, nên hãy chọn theo hình dạng tải chứ không theo con số watt.
| Model | Điện áp | Dòng | Công suất |
|---|---|---|---|
| E36102B | 6 V | 5 A | 30 W |
| E36103B | 20 V | 2 A | 40 W |
| E36104B | 35 V | 1 A | 35 W |
| E36105B | 60 V | 0,6 A | 36 W |
| E36106B | 100 V | 0,4 A | 40 W |
Với bo mạch logic 3,3 V và 5 V ăn dòng lớn, bộ nguồn DC Keysight E36102B 6 V / 5 A hợp hơn. Với mạch 12 V hoặc 24 V trong ô tô và tự động hoá, nguồn DC 20 V 2 A Keysight E36103B là bậc đúng. Cần trên 20 V thì chuyển lên E36104B trở lên. Xem thêm các phương án công suất lớn trong danh mục thiết bị đo lường hoặc bài so sánh bộ nguồn DC Keysight E36154A.
Mua và hỗ trợ tại Việt Nam
Techmaster Electronics là đại lý uỷ quyền Keysight tại Việt Nam, có phòng hiệu chuẩn ISO/IEC 17025 và hỗ trợ kỹ thuật trọn đời. Với bộ nguồn, nên hiệu chuẩn định kỳ cả kênh đặt lẫn kênh đọc về, vì phần lớn phép đo dòng trong lab đều dựa vào số đọc của chính bộ nguồn.
Câu hỏi thường gặp
Bộ nguồn DC Keysight E36103B có thông số gì?
Keysight công bố E36103B đạt 20 V, 2 A, 40 W; độ chính xác đặt điện áp ± (0,05% + 7 mV) và đặt dòng ± (0,05% + 1 mA); độ chính xác đọc về điện áp ± (0,05% + 5 mV) và đọc về dòng ± (0,05% + 1 mA); độ gợn và nhiễu trong dải 20 Hz đến 20 MHz là 0,8 mV rms và 15 mV đỉnh–đỉnh; thời gian ổn định khi đổi mức 50 ms. Máy có bảo vệ quá áp, quá dòng, quá nhiệt, kết nối USB và LAN chuẩn LXI Core, bù áp 4 dây, ghi dữ liệu và chế độ LIST, thân máy 2U một phần tư giá.
Khi nào bắt buộc phải đấu 4 dây cho bộ nguồn?
Khi dòng tải đáng kể hoặc dây dẫn dài. Cấp 2 A qua cặp dây có điện trở tổng 0,1 Ω tạo ra sụt áp 0,2 V, nên đặt 5,000 V thì tải chỉ nhận 4,800 V, tức sai lệch 4% — lớn hơn hai bậc so với độ chính xác của chính bộ nguồn. Đấu hai dây cảm biến +S và −S thẳng tới chân tải để bộ nguồn đo và bù đúng phần sụt đó.
E36103B có đo được dòng ngủ của thiết bị IoT không?
Không đủ chính xác cho dòng rất nhỏ. Độ chính xác đọc về dòng là ± (0,05% + 1 mA), nên ở mức dòng phát cỡ 100 mA sai số khoảng 1% và hoàn toàn dùng được, nhưng ở dòng ngủ cỡ 50 µA thì hằng số 1 mA lấn át hoàn toàn số đọc. Đo dòng ngủ cần thiết bị phân tích nguồn chuyên dụng có dải đo dòng nhỏ.
