标签: 电源瞬变仿真

在我 3 月 20 日的博客文章《 巧用列表模式 - 程控电源技术和应用（ 13 ） 》 中，谈到了利用一些高性能程控电源的列表模式，产生大功率的任意波形，用于汽车电子产品的电压瞬变特性表征。当然，只有一小部分可编程电源具备列表功能。 那么，如果您手边也有一台高性能程控电源，但没有列表功能，但又希望让电源产生连续的可变电压或电流任意波形，那么如何实现呢？   我相信很多人最先想到的方法是用计算机编程控制。但这种方法实现起来非常麻烦，而且速度非常慢， 实现的变化速度基本上就是每秒 10 次的量级。   事实上，有很多的高性能程控电源具备“模拟编程 Analog Programing” 功能。 具备这种功能的电源，在后面板上都有一套模拟编程接口。这个接口允许我们利用一个模拟信号控制电源电压或电流的输出。您可以利用一台任意波形发生器，编辑好所需要的电压或电流的波形，接着电源的模拟输入端。这样，电源就可以输出与任意波形发生器相同或相近的波形。用这种办法， 可以用非常小功率的波形发生器，控制数百、甚至数千瓦的电源功率输出，这时的电源就像是一个大功率的放大器。 如图 1 所示。   图 1 ：利用波形发生器控制电源的输出   不少的高性能程控电源都有这种能力。模拟信号的输出端， 就在电源后端的一个专用接口。 因此，如果您有一台不错的程控电源，您可以留意看一看您的电源有没有这样的接口。 在 Agilent 6652A （ 25V/20A/500W 高性能程控电源）中，在后面板上可以看到模拟控制的接口，用不同的连接方法，可以分别实现对电压和电流的控制。 控制信号的输入电压在 0-5V ，成比例地控制 Agilent 6652A 0-25V / 0-20A 的电压和电流输出。   图 2 ： Agilent 6652A 程控电源的模拟编程输入   当然，在波形发生器控制下的电压或电流输出的变化速度，更取决于电源的指标，即快速上编程和快速下编程的能力。例如，在 Agilent 6652A 中，在满负载情况下，电压从 0 上升到 25V （ 10% -90% ）所需要的时间不大于 15ms 。而有些更大功率的开关电源，可能需要 100ms.   关于这个话题，我在 3 月 19 日的文章 程控电源技术和应用指南（ 11 ） - 快速编程能力 有具体的介绍。    

多数情况下 ， 电源被用来输出恒定的偏置电压。然而，越来越多的高级测试应用要求使用随时间变化的电压或电流。典型的就是类似汽车电子的被测件，其典型的特征就是非常宽泛的工作电压。在测试过程，就需要在一系列电压变化的过程中完成的，当然还有军工产品中的电压拉偏试验，甚至是手机在跌落过程中的电压瞬间中断试验等等。在一些先进的高性能电源中，借助列表模式， 可以轻松地实现这些，以积极应对这些高级的测试需求。   什么是列表模式 ？       实现电压随时间的变化，如果利用 ＰＣ编程， 一个指令接着一个指令的控制方式，由于PC的操作系统是多任务的系统，仪器本身执行指令也需要一定的时间，这样，每次电压变化需要的时间就会很长，而且不确定度也很大。 这种方法能只能实现大约每秒钟2-10次的电压变化速度。     列表模式支持您生成电压或电流序列 ， 无需PC控制，使用内部或外部信号同步和步进 ，或 设置电压/电流+ 持续时间的步进控制。在设置了每个步进时间后，您可以通过触发方式，让电源直接安装列表执行步进。 根据驻留时间或触发，使电源采取下一步操作。列表可重复一次或多次（参见图 1 ）。 图 1 ： 列表是一系列单独编程的电压 （ 或电流 ） 步进 ， 通过触发来启动步进。   为创建列表，需要设置以下内容：   1.   一个或更多个电压或 电流的步进 – 已定义电压或电流值 2.   驻留时间 – 与每个电压或电流步进的持续时间 3.      重复计数 – 列表重复 次数   因此，列表模式很适合于被测件的多点工作电压或电流的测量。 一些更高性能的电源，可以用列表模式建立电压或电流的波形，用于被测件的瞬态电压或电流特性的表征。这就像一个大功率的任意波形发生器。   如果您的测试工作，如果有这样的情况，电压步进功能就会帮上大忙。 一是测试需要多个稳态电压 ， 二是 测试需要不断变化的电压。 这在原型机的设计验证测试中常用到的。   但需要注意的是，电压变化的带宽受到了电源本身性能指标的限制。 一般的电源生成的电压波形带宽通常仅有几十赫兹。但在一些高性能电源中，例如安捷伦的N6705上的N6752A 高性能电源模块，可以生成高达4KHz 的波形；而N6782A 模块更能达到100KHz， 这个模块的功率功率也可达20W。     应用列表模式     您可以利用列表模式对汽车电子系统执行电压波形测试。在引擎启动时（也称为冷车启动），电动马达会消耗大量的电流，因而电池电压将明显下降。当引擎转动并达到电力启动器关闭所需的转速时，电池电压进入稳定阶段。     您可以查看表 1 中的简化序列，以便对汽车电子系统的 ECU 执行设计验证测试。使用这种方法，也可以仿真电压的瞬变，用于测试和验证车用电子设备， 以确保其具有足够余量，应对车载电源总线电压的瞬变。 因此，当您需要对被测件施加随时间变化的电压时，可以选择具有列表模式的高性能电源。   表 1 ：用于仿真图 2 中的汽车启动瞬变电压 的简单列表 图 2 ： 冷车启动是，电压瞬变的标准模板   视频1：汽车ABS系统电压瞬态特性验证     视频 2 ：在 N6705 上建立大功率的任意波形和序列 http://v.youku.com/v_show/id_XNTE2MjA0NzY4.html?f=18816127