在以往的文章中，我們談到了程控電源的兩個(gè)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(jiǎn)單。 但有些特定應(yīng)用要求給被測(cè)器件（DUT）施加固定的能量，這該如何處理？例如，在熱計(jì)量或化學(xué)工藝中，需要電源能提供固定的能量；或者在測(cè)試保險(xiǎn)絲、斷路器、雷管***等時(shí)，需要供電電源能提供的能量。

 

當(dāng)被測(cè)器件的電阻保持不變時(shí)，給其施加固定的能量相對(duì)比較容易。即電源輸出固定的電壓或電流，被測(cè)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(shí)間內(nèi)施加恒定電壓或電流，就能為被測(cè)器件添加固定能量。

    

然而，大部分被測(cè)器件不能保持恒定負(fù)載，負(fù)載可能隨時(shí)間動(dòng)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(cè)器件接收到的固定能量呢？一種方法是使用市場(chǎng)上極其少有的恒功率專用電源。當(dāng)被測(cè)器件的負(fù)載上升或下降時(shí)，恒功率電源可以自行調(diào)整，確保輸出到被測(cè)器件的功率保持不變。這樣，通過在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)施加恒定功率，就可以確保被測(cè)器件接收到固定的能量。

 

然而，被測(cè)件的負(fù)載不會(huì)保持恒定，很多時(shí)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(shí)，恒功率電源的方法可能完全無法接受，因?yàn)槟鸁o法預(yù)知需要的時(shí)間。這種情況下，應(yīng)該怎么辦呢？ 時(shí)間不再是一個(gè)固定的值，你無法通過設(shè)定時(shí)間和電源的功率來獲得所需的固定能量。這時(shí)，就會(huì)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(cè)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(shí)施起來將會(huì)非常具有挑戰(zhàn)性。在這個(gè)方案中，配備了一個(gè)電度表。當(dāng)電度表達(dá)到設(shè)定的瓦時(shí)（或瓦秒）的能量閾值時(shí)，提供一個(gè)觸發(fā)輸出信號(hào)。但如果整個(gè)測(cè)試時(shí)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(gè)操作就會(huì)變得更加困難，很有可能需要用到定制硬件。

 

為了解決這個(gè)問題，我們?cè)谧钚碌?N6900A 和 N7900A APS系列電源系統(tǒng)中，加入了一個(gè)非常特殊的功能，可以通過編程實(shí)現(xiàn)上述配置和測(cè)試過程。APS測(cè)量系統(tǒng)內(nèi)置了安時(shí)和瓦時(shí)測(cè)量功能，使您不僅能夠測(cè)量這些參數(shù)，還能通過編程，對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行運(yùn)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(jí)速度加以運(yùn)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(hào)運(yùn)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(gè)能量限制設(shè)置，并加載到安捷倫APS 電源

 

圖 2的實(shí)例中，閾值比較器將APS 0.0047WH輸出能量作為觸發(fā)輸出信號(hào)。該觸發(fā)信號(hào)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)榱悖员苊舛嘤嗟墓β屎湍芰苛魅氡粶y(cè)器件。

在 N7906A 界面上點(diǎn)擊“SCPI to clipboard（復(fù)制 SCPI 到剪切板）”，即可生成信號(hào)路由表達(dá)式所需的 SCPI 指令集。這個(gè)指令集可直接粘貼到整個(gè)測(cè)試程序中，不必手動(dòng)編寫所需代碼。

    

現(xiàn)在，我們測(cè)試一下它的效果， 我設(shè)置了10V 輸出，這時(shí)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(shí)間要求。請(qǐng)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(shí)的輸出

 

當(dāng)輸出電壓增至 14.142 V時(shí)，負(fù)載功率翻了一倍。 APS 輸出則在一半的時(shí)間內(nèi)下降到了 0V，而且確保了同等的輸出能量。請(qǐng)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(shí)的輸出

 

我們利用了一個(gè)簡(jiǎn)單的電阻器作為負(fù)載，讓我們很直觀地看到了APS對(duì)負(fù)載施加的能量；例子雖然簡(jiǎn)單，但這也證明，盡管負(fù)載會(huì)隨時(shí)間動(dòng)態(tài)變化，而且時(shí)間也是非預(yù)知的，APS的實(shí)時(shí)瓦時(shí)能量測(cè)量的能力，完全可以為被測(cè)件動(dòng)態(tài)地提供所需的恒定能量。