介绍
模拟电子在现代电路设计中起着至关重要的作用。 随着数字电子产品越来越流行，新毕业生的模拟和数字技能之间的差距越来越大。 对电气工程师而言，最重要的模拟概念之一是电路中的电源和电源管理。 无论数字工程如何发展，对电源概念以及它们如何影响我们今天设计和使用的技术的深刻理解始终是任何学生的一项关键技能。
为什么教学电源管理很重要
便携性、能效、尺寸和成本是任何现代电子产品设计的关键要素。 电源管理教会我们如何通过 AC/DC 转换器、DC/DC 转换器和电池管理等概念来支持高度集成的设计，以便满足各种电压和电流需求的功能增加。 随着这些趋势的持续上升，行业对这些知识的需求也会增加。
不仅电气工程师能从更好地了解电源管理中获益。 在汽车行业的电动汽车 (EV) 等快速发展的行业领域，深入了解电力系统的核心概念至关重要。 EV 的关键在于电池来源的续航里程、效率和功率之间的平衡。 虽然电源工程师是这些设计的核心，但团队中的任何成员都必须具备系统级的工作电源知识。
创建设计是一回事，确保它按预期工作是电路设计和实验室测试的结合点。 好的电源解决方案会考虑尺寸、成本、效率、精度、响应和调节。 学生和教授现在可以在实验室内外获得经济实惠的 DC/DC 转换器教育板和测试设备。 TI-PMLK Wurth Elektroniks 电源教育板为他们提供了最常见类型的电源转换器的应用知识：降压（降压）转换器。
Liquid Instruments 的 TI-PMLK Wurth Edition 和 Moku:Go 为 DC/DC 电源教育提供了完整的解决方案。 Moku:Go 是一个集成测试平台，拥有 15 多种仪器，今年还将以软件升级的形式提供更多仪器。 它还包括各种连接选项，如 WiFi 热点和 USB-C，以及可编程电源，以查看 DC/DC 设计的所有参数，以更好地帮助学生将电源管理理论与实际应用联系起来。
Moku:Go 如何让权力教育更容易获得和负担得起？
先进大学实验室（如电力电子）的一个常见问题是缺乏用于教授和测试电力解决方案所需设备的经济实惠的选择。 测试单步降压转换器所需的设备包括：
- 电源供应 [x1]
- 电子负载 [x1]
- 数字万用表 [x4]
- 示波器 [x1] 带电压和电流探头
- 频谱分析仪 [x1]
这种设置还需要相当大的空间，因为列出的所有测试设备通常都是一个单独的盒子，每个盒子都有一组不同的旋钮和刻度盘以学习如何使用。 参加电力电子课程的学生通常在工程课程的第 3 年或第 4 年，并且可能熟悉其中的大部分设备，但是，设置每个单独的盒子并不断在它们之间切换以进行所需的所有各种测量可能会很乏味在电力电子实验室。
Moku：Go 是解决这些问题的一个很好的电力电子教育解决方案，它既负担得起又易于使用。 它可以取代大部分前面提到的测试台设置，可以是示波器、频谱分析仪、电源等等。 这是可能的，因为 FPGA 的强大功能允许它通过软件重新配置成为任何一个或多个仪器。
让我们快速了解一下如何使用此集成测试台来简化实验室设置和测量过程，方法是使用 TI-PMLK Wurth Elektronik Edition 中的 LM3475 稳压器测量降压转换器的效率。
使用 Moku:Go 测量 LM3475 稳压器的效率
要测量电源转换器的效率，我们需要知道转换器的输入功率和输出功率。 这需要一个电源来提供输入功率，一个电子负载来汲取功率，一个示波器来查看时域中的电压信号，以及四个万用表，在输入和输出上分别测量两个电压和两个电流。 通常，这意味着要设置七个单独的盒子。
图 1：LM3475 稳压器测量实验设置
图 2：使用 Moku:Go 测量 LM3476 稳压器的实验设置
但是，如果我们使用 Moku:Go 来代替测量，我们只需要设置两台设备。 Moku:Go 充当电源、四个数字万用表和示波器，在这种情况下，电源被复制并显示在上面图 2 的背面。
设置软件以进行效率测量需要几分钟才能完成，因为每台活动仪器都集成到一个软件环境中，并且可以在一个屏幕上查看。 只需点击几下，这个新的测试台就被重新配置为前面提到的所有六台仪器，每台仪器的数据显示类似于下面的图 3。
图 3：Moku Windows 软件测量设置
我们可以在上图中看到，所有必要的数据都显示在一个屏幕上，并且已经为我们完成了到瓦特的单位转换。 左边的电源屏幕显示输入电压和电流，而示波器中的平均跟踪光标显示输出电压和电流。
本练习的最后一步是将输入功率和输出功率量代入下面的效率方程式 (1)。
(1)
使用上面图 3 中的信息，该转换器在负载为 500 mA 时的效率约为 86%。
结语
通过结合电力电子教学工具， TI-PMLK Wurth Elektronik 版本 和液体仪器的 Moku:Go，可以实现负担得起且方便的实验室。 不包括电子负载，整个大学测试台的价格要便宜得多，并且可以在几分钟内设置好供学生使用。 电源管理技能不会很快消失，这种适用于电力电子实验室的便携式解决方案可让学生随时随地学习这些技能。
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