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(diào)整電壓或電流非常簡單。 但有些特定應(yīng)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(xué)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(dāng)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(dá)：

在這種情況下，只需在設(shè)定的時間內(nèi)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(fù)載，負(fù)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(diào)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(dāng)被測器件的負(fù)載上升或下降時，恒功率電源可以自行調(diào)整，確保輸出到被測器件的功率保持不變。這樣，通過在設(shè)定的時間內(nèi)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(fù)載不會保持恒定，很多時候，其變化很可能是無法預(yù)知的，或者完全出乎預(yù)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(yù)知需要的時間。這種情況下，應(yīng)該怎么辦呢？ 時間不再是一個固定的值，你無法通過設(shè)定時間和電源的功率來獲得所需的固定能量。這時，就會導(dǎo)致調(diào)整方案變得愈加復(fù)雜，參見圖 1。

圖 1：為讓被測器件獲得固定的能量，需要非常復(fù)雜的調(diào)整方案

 

圖 1 中的調(diào)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(dāng)電度表達(dá)到設(shè)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(nèi)，要求完成這一過程的響應(yīng)，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(nèi)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(jìn)行運算。通過編程，可生成相應(yīng)的邏輯表達(dá)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(dá)式，并加載到 APS 電源中。

圖 2：在圖形化軟件中生成一個能量限制設(shè)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(shè)為 0V。這樣，當(dāng)APS電源輸出達(dá)到0.0047WH后，輸出電壓將立刻跳變?yōu)榱?，以避免多余的功率和能量流入被測器件。

在 N7906A 界面上點擊“SCPI to clipboard（復(fù)制 SCPI 到剪切板）”，即可生成信號路由表達(dá)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(shè)置了10V 輸出，這時負(fù)載的電阻值是1.18 Ω。負(fù)載吸收 84.75 W 功率。輸出電壓在大約 200 ms 內(nèi)降到了 0V，滿足了預(yù)期的時間要求。請參見圖 3 中的示波器捕獲圖。

圖 3：APS 在 84.75 W 負(fù)載、能量限制 0.0047 瓦時的輸出

 

當(dāng)輸出電壓增至 14.142 V時，負(fù)載功率翻了一倍。 APS 輸出則在一半的時間內(nèi)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。

圖 4：APS 在 169.5 W 負(fù)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(fù)載，讓我們很直觀地看到了APS對負(fù)載施加的能量；例子雖然簡單，但這也證明，盡管負(fù)載會隨時間動態(tài)變化，而且時間也是非預(yù)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。