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網友分享:電源固定能量輸出該如何控制?

發(fā)布時間:2015-03-10 責任編輯:sherryyu

【導讀】在程控電源中,調整電壓或電流非常簡單。但有些特定應用要求給被測器件(DUT)施加固定的能量,這該如何處理?本文的網友就為大家?guī)砹嘶陔娫垂潭芰枯敵龅目刂品椒?,大家有興趣的可以學習學習。
 
在以往的文章中,我們談到了程控電源的兩個基本工作模式,即恒壓模式(CV)和恒流(CC)模式。在程控電源中,調整電壓或電流非常簡單。 但有些特定應用要求給被測器件(DUT)施加固定的能量,這該如何處理?例如,在熱計量或化學工藝中,需要電源能提供固定的能量;或者在測試保險絲、斷路器、雷管***等時,需要供電電源能提供的能量。
 
當被測器件的電阻保持不變時,給其施加固定的能量相對比較容易。即電源輸出固定的電壓或電流,被測器件的功率保持不變。能量通過下面公式表達:
在這種情況下,只需在設定的時間內施加恒定電壓或電流,就能為被測器件添加固定能量。
    
然而,大部分被測器件不能保持恒定負載,負載可能隨時間動態(tài)變化,例如電阻隨溫度上升而增加。在這種情況下,您將做怎樣的調整,才能確保被測器件接收到的固定能量呢?一種方法是使用市場上極其少有的恒功率專用電源。當被測器件的負載上升或下降時,恒功率電源可以自行調整,確保輸出到被測器件的功率保持不變。這樣,通過在設定的時間內施加恒定功率,就可以確保被測器件接收到固定的能量。
 
然而,被測件的負載不會保持恒定,很多時候,其變化很可能是無法預知的,或者完全出乎預料的。這時,恒功率電源的方法可能完全無法接受,因為您無法預知需要的時間。這種情況下,應該怎么辦呢? 時間不再是一個固定的值,你無法通過設定時間和電源的功率來獲得所需的固定能量。這時,就會導致調整方案變得愈加復雜,參見圖 1。
為讓被測器件獲得固定的能量,需要非常復雜的調整方案
圖 1:為讓被測器件獲得固定的能量,需要非常復雜的調整方案
 
圖 1 中的調整方案實施起來將會非常具有挑戰(zhàn)性。在這個方案中,配備了一個電度表。當電度表達到設定的瓦時(或瓦秒)的能量閾值時,提供一個觸發(fā)輸出信號。但如果整個測試時間很短,例如在1秒鐘以內,要求完成這一過程的響應,那么整個操作就會變得更加困難,很有可能需要用到定制硬件。
 
為了解決這個問題,我們在最新的 N6900A 和 N7900A APS系列電源系統(tǒng)中,加入了一個非常特殊的功能,可以通過編程實現(xiàn)上述配置和測試過程。APS測量系統(tǒng)內置了安時和瓦時測量功能,使您不僅能夠測量這些參數(shù),還能通過編程,對這些參數(shù)進行運算。通過編程,可生成相應的邏輯表達式,并可下載到APS中,再由APS以硬件級速度加以運算和處理。如圖 2 所示,N7906A 電源助手軟件可以讓您輕松創(chuàng)建信號運算的表達式,并加載到 APS 電源中。
在圖形化軟件中生成一個能量限制設置,并加載到安捷倫APS 電源
圖 2:在圖形化軟件中生成一個能量限制設置,并加載到安捷倫APS 電源
 
圖 2的實例中,閾值比較器將APS 0.0047WH輸出能量作為觸發(fā)輸出信號。該觸發(fā)信號路由至輸出瞬態(tài)系統(tǒng),一旦觸發(fā),便可使電源輸出跳變至新的輸出電平。我將觸發(fā)輸出電平設為 0V。這樣,當APS電源輸出達到0.0047WH后,輸出電壓將立刻跳變?yōu)榱悖员苊舛嘤嗟墓β屎湍芰苛魅氡粶y器件。
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在 N7906A 界面上點擊“SCPI to clipboard(復制 SCPI 到剪切板)”,即可生成信號路由表達式所需的 SCPI 指令集。這個指令集可直接粘貼到整個測試程序中,不必手動編寫所需代碼。
    
現(xiàn)在,我們測試一下它的效果, 我設置了10V 輸出,這時負載的電阻值是1.18 Ω。負載吸收 84.75 W 功率。輸出電壓在大約 200 ms 內降到了 0V,滿足了預期的時間要求。請參見圖 3 中的示波器捕獲圖。
APS 在 84.75 W 負載、能量限制 0.0047 瓦時的輸出
圖 3:APS 在 84.75 W 負載、能量限制 0.0047 瓦時的輸出
 
當輸出電壓增至 14.142 V時,負載功率翻了一倍。 APS 輸出則在一半的時間內下降到了 0V,而且確保了同等的輸出能量。請參見圖 4 中的示波器捕獲圖。
APS 在 169.5 W 負載、能量限制 0.0047 瓦時的輸出
圖 4:APS 在 169.5 W 負載、能量限制 0.0047 瓦時的輸出
 
我們利用了一個簡單的電阻器作為負載,讓我們很直觀地看到了APS對負載施加的能量;例子雖然簡單,但這也證明,盡管負載會隨時間動態(tài)變化,而且時間也是非預知的,APS的實時瓦時能量測量的能力,完全可以為被測件動態(tài)地提供所需的恒定能量。
 
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