可编程电源如何适应不同测试需求? 点击:27 | 回复:1



维立信测试仪器

    
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发表于:2025-07-09 15:52:29
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可编程电源通过灵活的参数配置、多样化的输出模式和强大的控制接口,能够高效适应不同测试场景的需求(如电子元件测试、电池充放电、自动化生产线等)。以下是其适应不同测试需求的核心方法及具体实现步骤:

IT7300.jpg

一、动态调整输出参数以匹配测试对象

1. 电压/电流/功率的宽范围调节

  • 应用场景

    • 测试不同电压等级的电路(如5V手机电路 vs. 48V工业电机驱动)。

    • 验证负载在不同电流下的性能(如LED灯的恒流驱动测试)。

  • 实现方式

    • 前面板旋钮/按键:直接输入目标值(如将电压从12V调至24V)。

    • SCPI指令

      pythonsource.write("VOLT 24")  # 设置输出电压24Vsource.write("CURR 2")   # 设置输出电流2A(限流值)

    • 软件界面:在厂商软件(如Keysight Connection Expert)中拖动滑块调整参数。

2. 输出模式切换

  • 恒压(CV)模式

    • 适用测试:电源适配器、电池充电电路(恒压充电阶段)。

    • 设置:通过菜单或指令选择 CV 模式,电源自动维持输出电压稳定,电流随负载变化。

  • 恒流(CC)模式

    • 适用测试:LED驱动、激光二极管测试(需恒流供电)。

    • 设置:选择 CC 模式,电源自动维持输出电流稳定,电压随负载调整。

  • 恒功率(CP)模式(部分高端型号支持):

    • 适用测试:模拟太阳能电池板的输出特性(功率随光照变化)。

    • 设置:启用 CP 模式,输入目标功率值(如 100W),电源自动调节电压/电流组合。

  • 电阻模拟模式(如Chroma 6310A):

    • 适用测试:传感器接口测试(需模拟不同电阻值的传感器)。

    • 设置:输入目标电阻值(如 1kΩ),电源通过调节电压/电流实现等效电阻。

二、编程控制实现自动化测试流程

1. 序列编程(List Mode)

  • 功能:按预设时间序列自动切换输出参数,模拟复杂测试场景。

  • 应用场景

    • 电池充放电循环测试(恒流充电→恒压充电→静置→恒流放电)。

    • 电源瞬态响应测试(快速切换电压/电流,观察负载响应)。

  • 实现步骤

    1. 定义序列步骤

      • 在软件中创建序列文件(如CSV格式),每行包含时间、电压、电流参数。

      • 示例

        Time(s), Voltage(V), Current(A)0, 12, 0.5    # 初始状态:12V/0.5A10, 24, 1     # 10秒后切换至24V/1A20, 12, 0     # 20秒后关闭输出

    2. 上传序列到电源

      • 通过软件或SCPI指令加载序列:

        pythonsource.write("SOUR:LIST:VOLT "12,24,12"")  # 设置电压序列source.write("SOUR:LIST:TIME "10,10"")     # 设置每步持续时间source.write("SOUR:LIST:ACT")              # 激活序列

    3. 启动测试并记录数据

      • 连接示波器或数据采集卡,同步记录电源输出和负载响应。

2. 触发与同步控制

  • 功能:通过外部信号(如TTL电平、GPIB触发)同步电源与其他设备(如电子负载、示波器)。

  • 应用场景

    • 多设备协同测试(如电源提供电压,电子负载模拟负载变化,示波器捕获波形)。

    • 高速自动化生产线(电源与机械臂、PLC同步动作)。

  • 实现方式

    • 外部触发输入

      • 连接触发信号线到电源的 Trigger In 接口。

      • 设置触发源为 External

        pythonsource.write("TRIG:SOUR EXT")  # 选择外部触发source.write("TRIG:SLOP POS")  # 上升沿触发

    • 触发输出

      • 电源在特定事件(如输出开启、保护触发)时输出触发信号到其他设备。

      • 设置触发输出为 Output On

        pythonsource.write("TRIG:OUTP:STAT ON")  # 启用触发输出source.write("TRIG:OUTP:COND ON")   # 输出开启时触发

三、保护功能定制化以保障测试安全

1. 多级保护机制

  • 过压保护(OVP)

    • 设置上限电压(如 30V),防止负载被高压击穿。

    • 示例

      pythonsource.write("VOLT:PROT 30")  # 设置过压保护阈值30V

  • 过流保护(OCP)

    • 设置上限电流(如 5A),避免电源或负载因过流损坏。

  • 欠压/欠流保护(UVP/UCP)

    • 设置下限电压(如 10V)或电流(如 0.1A),检测开路或接触不良故障。

  • 过功率保护(OPP)

    • 设置最大功率(如 100W),防止电源超负荷运行。

2. 保护动作灵活配置

  • Latch Off模式

    • 触发保护后锁定输出关闭,需手动复位(适用于关键测试,避免误操作)。

  • Auto Recovery模式

    • 触发保护后自动恢复输出(适用于周期性负载,如电机启停测试)。

  • 报警模式

    • 触发保护时仅发出报警信号(如蜂鸣器、LED闪烁),不关闭输出(适用于需要持续监测的场景)。

  • 设置示例

    pythonsource.write("OUTP:PROT:CLEar:LATC ON")  # 设置为Latch Off模式source.write("SYST:BEEP:STAT ON")        # 启用报警蜂鸣器

四、接口与通信协议支持多样化控制方式

1. 标准通信接口

  • USB

    • 适用于简单测试,连接计算机后通过软件或SCPI指令控制。

  • LAN/GPIB

    • 适用于远程控制或多设备组网(如测试系统中的主控计算机通过LAN同时控制10台电源)。

  • RS-232/RS-485

    • 适用于工业环境,抗干扰能力强(如与PLC通信)。

2. 编程语言支持

  • LabVIEW

    • 通过VI库(如Keysight IO Libraries)快速开发测试程序。

    • 示例
      <img src="https://example.com/labview-power-control.png" />
      (图中通过LabVIEW前面板设置电源电压/电流,并启动序列测试)

  • Python/MATLAB

    • 使用PyVISA或MATLAB Instrument Control Toolbox编写脚本,实现复杂测试逻辑。

    • Python示例

      pythonimport pyvisarm = pyvisa.ResourceManager()source = rm.open_resource("GPIB0::1::INSTR")  # 连接GPIB设备source.write("VOLT 12")  # 设置电压12Vcurrent = source.query("MEAS:CURR?")  # 查询实际输出电流print(f"Current: {current.strip()}A")

五、典型测试场景应用案例

案例1:电池充放电测试

  1. 测试需求

    • 恒流充电(1A)至4.2V → 恒压充电(4.2V)至电流降至0.1A → 静置10分钟 → 恒流放电(1A)至3.0V。

  2. 电源配置

    • 使用序列编程功能,定义4个测试步骤:

      步骤模式电压(V)电流(A)时间(s)
      1CC-13600
      2CV4.2-3600
      3OFF--600
      4CC--13600

  3. 数据记录

    • 通过电源的数据记录功能或外接数据采集卡,记录充电/放电曲线。

案例2:电源瞬态响应测试

  1. 测试需求

    • 验证电源在负载电流突变时的电压跌落和恢复时间(如从1A突增至5A)。

  2. 电源配置

    • 设置输出电压为12V,限流值为5A。

    • 使用电子负载的瞬态模式模拟电流突变,同时用示波器捕获电源输出电压波形。

  3. 结果分析

    • 测量电压跌落幅度(如从12V降至11.5V)和恢复时间(如100μs内回到12V±1%)。

六、总结与建议

适应方法核心功能典型应用场景
动态参数调节电压/电流/功率宽范围调节多电压等级电路测试、LED驱动测试
序列编程按时间序列自动切换参数电池充放电循环、电源瞬态响应测试
触发与同步控制外部信号同步多设备自动化生产线、高速数据采集
保护功能定制化多级保护+灵活动作配置关键设备测试、工业环境应用
多样化接口支持USB/LAN/GPIB/RS-232远程控制、多设备组网

建议

  1. 优先选择支持序列编程和触发功能的电源:可大幅简化复杂测试流程的开发。

  2. 结合电子负载使用:电源提供电压/电流,电子负载模拟负载变化,实现完整测试闭环。

  3. 利用厂商软件快速开发测试程序:如Keysight Power Panel、Chroma PowerPro等提供图形化界面,降低编程门槛。

  4. 定期校准电源参数:确保输出精度符合测试要求(如每年校准一次电压/电流精度)。



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1楼

非常好

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