你一定好奇為APS尖叫的理由，就請聽(tīng)我來(lái)說(shuō)一說(shuō)：APS第一層意思是 Advanced Power Supply，Advanced字面翻譯過(guò)來(lái)可以是高階、高端、領(lǐng)先等，而Keysight將它翻譯成先進(jìn)。

 

1 何謂高端直流電源?

 

圖 1

 

高端直流電源，首先必須擁有卓越的性能和指標，如圖1所示，APS具有0.03%的電壓和電流設定及測量精度；低至1mVrms紋波噪聲；0.5mV負載調整率。

 

如此近乎理想電源的靜態(tài)指標，可為航空航天、5G、高速數字通信等產(chǎn)品提供優(yōu)質(zhì)供電。

 

圖 2

 

其次，高端電源更需要有優(yōu)異的動(dòng)態(tài)指標，對應的指標有瞬態(tài)響應、電壓上/下編程時(shí)間（斜率）。

 

圖 3

 

● 瞬態(tài)響應 反映的是電源的環(huán)路控制響應能力、評估參數為在環(huán)路功率（恒壓源的電流）突變時(shí)，電源電壓保持能力——電流突然增大時(shí)的電壓跌落，或電流突然減小時(shí)的電壓過(guò)沖。圖3為某FPGA 0.9V供電電壓下，電流從60A至120A電流突變時(shí)，APS電壓瞬態(tài)響應，跌落峰值小于200mV，時(shí)間小于100uS。

 

● 電壓上/下編程時(shí)間，大家也常叫做「電壓斜率」(V/S)，為什么直流電源要關(guān)心電壓的上升或下降時(shí)間呢？如圖4所示，為某車(chē)用ECU性能驗證時(shí)的供電電壓，電壓斜率越快的電源，具有越高的測試吞吐率。

 

圖 4

 

● 以下APS輸出的電壓波形常用于這些測試標準中：

● 汽車(chē)電子的ISO16750、7637

● 軍用車(chē)輛28伏直流的GJB-298

● 飛行電子設備供電特性GJB-181A

 

圖 5

 

這些直流供電系統中的電壓突變或任意波形，對用于工作環(huán)境惡劣，非理想直流供電的場(chǎng)合異常關(guān)鍵。

 

圖 6

 

歸納一下我心目中的Advanced電源，必須同時(shí)具備非常優(yōu)異的 靜態(tài)指標 和 動(dòng)態(tài)指標！

 

APS的深一層意思是 Advanced Power System，電源系統！

 

2 又何謂稱(chēng)之為電源系統？

 

又何謂稱(chēng)之為電源系統？——系統中通常都是多種儀表硬件或軟件集成，以實(shí)現復雜的測試任務(wù)！但APS自身就可以實(shí)現很多系統級的功能。

 

如圖7和表1所示，是APS電源具備的大家常用直流電源額外的功能和性能！

 

圖 7

 

表 1

 

① 直流電源給4G，5G基站供電，測量基站各種工作狀態(tài)的電流以及待機電流

 

圖 8

 

● 直流電源

● 萬(wàn)用表DMM測量待機電流

● 示波器電流+電流探頭 測量工作電流

 

如果你熟悉4G（LTE）物理層幀結構， 就會(huì )知道4G基站或終端的信號是以無(wú)線(xiàn)幀、子幀的形式工作。簡(jiǎn)單一點(diǎn)就是產(chǎn)品的工作電流以脈沖形式出現，電流測量設備的積分時(shí)間必須與無(wú)線(xiàn)幀的周期相同，才能獲得準確和穩定的測量值。

 

APS內置200Ksa/s，18比特的數字化儀，可通過(guò)數字化儀獲取原始200Ksa/s的波形數據，也可以按照測試信號特點(diǎn)，設定測試積分時(shí)間（同數字萬(wàn)用表的 nPLC）。 

 

圖 9 APS PC分析軟件測量的電流波形和按照4G無(wú)線(xiàn)幀周期的面板讀值

 

14585A捕獲無(wú)線(xiàn)基站電流脈沖波形，通過(guò)設定電流測量時(shí)間，面板顯示2.79A穩定的讀數與波形整周期平均電流一致。

 

② APS簡(jiǎn)單、更接近電池特性的電池仿真器 BSS實(shí)現

 

圖 10

 

電池管理系統 (BMS) 的測試會(huì )用到「電池仿真器BSS」 (Battery Simulate System)。常見(jiàn)的電池仿真器BSS集成一臺直流電源和一臺電子負載，電源代替電池輸出功率，電子負載代替電池吸收功率。

 

BSS電池模擬器是典型的電壓系統：直流電源和電子負載都工作在恒壓 (CV) 模式下。電子負載的電壓設置要略大于直流電源，在它們之間存在一個(gè)電壓差會(huì )造成一個(gè)死區電壓，使電池仿真系統無(wú)法工作在這個(gè)區域中。

 

● 電池放電時(shí)，電壓依靠電源電壓來(lái)維持；

● 電池充電時(shí)，電壓必須高于直流電源的電壓(為保護直流電源、需使用阻塞二極管)，直流電源的輸出截止；同時(shí)，電子負載會(huì )進(jìn)入 CV 的工模式，并將電壓鉗制在略高的電平上。

 

如圖11左圖所示，是按照上圖集成電源和電子負載的電池仿真器BSS，可以清楚的看到當外部被測件的電流正、負切換時(shí)，電池電壓波形異常波動(dòng)。

 

圖 11

 

如圖11右圖所示，APS支持電流的雙象限工作，即像鋰電池一樣可以給設備供電，也可以模擬電池充電過(guò)程，吸收電流。這種2象限工作模式，相比電源+負載組合方式，可以做到輸出電流和吸收電流的無(wú)縫、連續的切換，正負電流切換也不會(huì )導致電壓變化。

 

圖 12

 

此外，APS在電池仿真器 BSS時(shí)，還可以模擬電池的內阻模擬，電量計（Ahr,Whr）實(shí)時(shí)測量BSS電量的變化，這些功能在系統集成中非常復雜、甚至難以實(shí)現。

 

圖 13

 

③ 黑盒子記錄儀（Black Box Recorder）

 

啊，黑盒子！這個(gè)只有航天器上才會(huì )用到的玩意，APS竟然也支持？

 

沒(méi)錯，安裝黑盒子模塊（選件N7908A BBR）的APS，可在后臺連續運行，并記錄從電源開(kāi)機后所有涉及電源操作和測量、觸發(fā)相關(guān)的事件。黑盒子記錄BBR可設定24小時(shí)，以每秒鐘100次速率；或10天每秒鐘10次的速率記錄，記錄的數據可通過(guò)APS助手軟件訪(fǎng)問(wèn)和分析。

 

圖 14

 

④ 輸出斷路開(kāi)關(guān)和極性反轉

 

有些系統供電電源在關(guān)閉輸出時(shí)，需要電源與被測件通過(guò)繼電器開(kāi)關(guān)徹底斷開(kāi)，或者在保持外部接線(xiàn)情況下，更改正、負極性。集成系統時(shí)通常使用外部繼電器開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現，但如果嚴格實(shí)現開(kāi)關(guān)動(dòng)作與電源內部動(dòng)作的同步？外部開(kāi)關(guān)引起的線(xiàn)路電壓補償？APS和Keysight N6700模塊化電源都提供斷路開(kāi)關(guān)選項。

 

圖 15

 

 

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