Batterien laden oder IoT-Geräte testen: Die aktuellen DC-Netzgeräte eines Messgeräte-Herstellers lassen sich vielseitig einsetzen. Je nach Anwendung und Nutzen können dabei unterschiedliche Funktionalitäten per Software-Lizenz aktiviert werden. So zahlt der Anwender nur für die Ausstattung, die er auch tatsächlich nutzt.

Die DP800-Serie ist Rigols aktuelle Generation von Stromversorgungsgeräten. Das Unternehmen hat die linearen DC-Netzteile speziell für den Einsatz in Forschung & Entwicklung, für Labor-Anwendungen sowie den Schulungsbereich entwickelt. Die mit je drei Ausgängen versehenen Geräte verfügen modelabhängig (DP832 / 831) über bis zu 195 W Ausgangsleistung, ein gutes Regel- und Einschwingverhalten (<50 µs) sowie eine geringe Restwelligkeit (<350 µVrms / 2mVpp). Zusätzlich bieten die Geräte einen Überspannungs-, Überstrom-, Überlast- und Übertemperaturschutz an, der sich jeweils pro Kanal separat einstellen lässt. Die Stromversorgung ist zudem mit der Sicherheitsfunktion Over Voltage Protection (OVP) ausgestattet. Ist diese eingeschaltet, kann das zu testende Messobjekt (DUT) vor einer zu großen Spannung geschützt werden, bevor eine Zerstörung auftritt. So wird die Schaltung geschützt, falls ein fehlerhaftes Bauteil integriert ist oder der Anwender einen Fehler bei der Bedienung macht.

Übersicht über die verschiedenen Modelle
Die Einzelkanal-Signale werden auf einem 3,5”-TFT-Bildschirm in verschiedenen Farben angezeigt und ermöglichen so einen schnellen Überblick über die Signale. Die Einstellungen, Messwerte und Signalformen aller Kanäle können auch gleichzeitig in einem Graphen dargestellt werden (Volt / Ampere / Watt). Alle Modelle der DP832 / 831A-Serie verfügen über eine LAN-, eine USB- (Host & Device) und eine RS232-Schnittstelle. Bei diesen Geräten ist eine Steuerung mit dem PC möglich. Die „Nicht-A“-Modelle wurden abgespeckt, weisen weniger Features auf und wurden im Preis angepasst. Alle Funktionalitäten können aber nachträglich einzeln per Lizenzcode aktiviert werden. Damit erreicht Rigol eine hohe Flexibilität bezüglich verfügbarem Budget und notwendiger Performance.
Bei allen Modellen der DP832 / 831-Serie lassen sich je zwei Kanäle in Reihe oder parallel schalten. So erhöht sich zum Beispiel beim DP832 die maximale Ausgangsspannung auf 60 Volt oder der maximale Ausgangsstrom auf 6 Ampere. Alle Geräte der DP800-Serie sind als Labor-Tischgeräte lieferbar, verfügen aber auch über einen 19“-Rack-Adapter, um in automatischen Testsystemen verbaut zu werden.
Rigol hat die DP800-Serie um zusätzliche Modellvarianten (1-Kanal- und 2-Kanal-Geräte) erweitert. Somit stehen nun insgesamt acht verschiedene Geräte zur Verfügung, die sich durch die Anzahl der Kanäle und den maximalen Strom- beziehungsweise maximal einstellbaren Spannungsbereich unterscheiden (siehe nebenstehende Tabelle).

Die Funktionen im Einzelnen
Bei den A-Modellen sind die erweiterten Funktionen werksseitig vorinstalliert und in vollem Umfang nutzbar. Bei den “Nicht-A“-Versionen lassen sich diese je nach Anwendung und Nutzen per Software-Lizenz nachrüsten. Im Nachfolgenden werden die Funktionen einzeln aufgelistet.

• HiRes-DP800: Die HiRes-Option erhöht die maximale Auflösung von Strom oder Spannung um 1 Digit von 10 mV auf 1 mV oder von 10 mA auf 1 mA, sodass der Anwender die Ausgangsspannung beziehungsweise den -strom genauer justieren kann, wenn es das zu testende DUT erfordert. Gerade bei den immer kompakter werdenden und mit kleineren Spannungen betriebenen IoT-Geräten ist dies wichtig.
• Digital-IO-DP800: Digitaler Trigger als Eingang. Diese Option ermöglicht das Ein- oder Ausschalten der einzelnen Kanäle via TTL-Signal. Als Ausgang initialisiert kann man den On/Off-Status eines Kanals abfragen und so abhängig von auftretenden Bedingungen exakter starten beziehungsweise testen.
• AFK-DP800: Die AFK Option ist eine Überwachungsfunktion der Ausgangskanäle. Hier kann der Anwender festlegen, das bei Über- oder Unterschreiten eines Signalpegels eine bestimmte Aktion, wie das Ausschalten des Kanals, durchführt wird, um ein angeschlossenes DUT zu schützen.
• Interface-DP800: Mit der Analyse-Funktion lassen sich Daten betrachten, die vorher mit der Rekord-Funktion aufgenommen wurden. So lassen sich nach der Messung bei Spannung, Strom oder Leistung die minimalen, maximalen oder Durchschnittswerte darstellen und eine Aussage über den Stromverbrauch oder die Leistungsaufnahme in dem gewünschten Zeitrahmen ermitteln.

All diese Funktionen ermöglichen die exakte Versorgung eines angeschlossenen DUTs, und gewährleisten zudem dessen Sicherheit. Zudem ermöglicht das Netzteil Auswertungen des DUTs.

Typischer Einsatz: Testen von IoT-Geräten
Eine typische Einsatzmöglichkeit ist die Anregung einer DUT-Schaltung mit unterschiedlichen Stromwerten und gleichbleibender Spannung. Diese Stressprofile lassen sich mit der integrierten Timing-Funktion durchführen. Genauso lassen sich IoT-Geräte (Wearables) erproben, die mit Batterie betrieben werden. Da eine Batterie während dem Gebrauch einem Spannungsabfall unterliegt, kann die Funktionalität einer Schaltung mit einer Spannungsvariation getestet werden.
Eine weitere Anwendung für eine Stromversorgung kann das Laden einer Batterie beziehungsweise eines Akkumulators sein. Hierbei ist es wichtig, den Eingang des Netzteils durch eine Diode zu schützen, um einen Rückfluss des Stroms zu vermeiden,. da beim Ausschalten des Eingangs das Netzteil einem Kurzschluss nahe kommt. Dieser Strom kann das Netzteil zerstören. Vom Hersteller der Batterie bekommt man in der Regel die zu verwendende Ladespannung vorgegeben. Zu Beginn des Ladevorgangs wird der Strom durch den Innenwiderstand der Batterie begrenzt und bleibt konstant. Nach einer gewissen Zeit wird die maximale Spannung erreicht und bleibt nun konstant, der Strom jedoch sinkt gegen 0 mA. Um die Batterie zu schonen, sollte man bei einigen mA den Ladevorgang abbrechen. Mit der Monitor-Funktion könnte man einen Alarm einstellen, der dann bei Unterschreiten des Stromes kleiner 20 mA ertönt. Dabei sollte man die Sicherheitshinweise des Batterieherstellers beachten.