O！M！G ！讓你尖叫的APS先進電源系統

今天我們沒有請到OMG先生來推銷Keysight電源，但想借用他的那句尖叫Oh,MyGod!為這樣的一款直流電源代言正確的稱呼是APS先進電源系統，AdvancedPowerSystem。

你一定好奇為APS尖叫的理由，就請聽我來說一說：APS第一層意思是AdvancedPowerSupply，Advanced字面翻譯過來可以是高階、高端、領先等，而Keysight將它翻譯成先進。

1何謂高端直流電源?

圖1

高端直流電源，首先非得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指標，可為航空航天、5G、高速數字通信等產品提供優質供電。

圖2

其次，高端電源更需要有優異的動態指標，對應的指標有瞬態應和、電壓上/下編程時間（斜率）。

圖3

瞬態應和反映的是電源的環路控制應和能力、評估參數為在環路功率（恒壓源的電流）突變時，電源電壓保持能力電流猛然增大時的電壓跌落，或電流猛然減小時的電壓過沖。圖3為某FPGA0.9V供電電壓下，電流從60A至120A電流突變時，APS電壓瞬態應和，跌落峰值小于200mV，時間小于100uS。

電壓上/下編程時間，大家也常叫做「電壓斜率」(V/S)，為什么直流電源要關心電壓的上升或下降時間呢？如圖4所示，為某車用ECU性能驗證時的供電電壓，電壓斜率越快的電源，具有越高的探測吞吐率。

圖4

以下APS輸出的電壓波形常用于這些探測標準中：

汽車電子的ISO16750、7637

軍用車輛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，對用于工作環境惡劣，非理想直流供電的場合異常關鍵。

圖6

歸納一下我心目中的Advanced電源，非得同時具備非常優異的靜態指標和動態指標！

APS的深一層意思是AdvancedPowerSystem，電源系統！

2又何謂稱之為電源系統？

又何謂稱之為電源系統？系統中通常都是多種儀表硬件或軟件集成，以實現復雜的探測任務！但APS自身就可以實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的電流以及待機電流

圖8

直流電源

萬用表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，就會了解4G基站或終端的信號是以無線幀、子幀的形式工作。簡單一點就是產品的工作電流以脈沖形式出現，電流測量設備的積分時間非得與無線幀的周期相同，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，可通過數字化儀獲取原始200Ksa/s的波形數據，也可以按照探測信號特點，設定探測積分時間（同數字萬用表的nPLC）。

圖9APSPC分解軟件測量的電流波形和按照4G無線幀周期的面板讀值

14585A捕獲無線基站電流脈沖波形，通過設定電流測量時間，面板顯示2.79A穩定的讀數與波形整周期均勻電流一致。

②APS簡單、更接近電池特性的電池仿真器BSS實現

圖10

電池管理系統(BMS)的探測會用到「電池仿真器BSS」(BatterySimulateSystem)。常見的電池仿真器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電壓差會造成一個死區電壓，使電池仿真系統無法工作在這個區域中。

電池放電時，電壓依賴電源電壓來維持；

電池充電時，電壓非得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，電子負載會進入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，電池電壓波形異常波動。

圖11

如圖11右圖所示，APS支持電流的雙象限工作，即像鋰離子電池一樣可以給設備供電，也可以模擬電池充電過程，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縫、連續的切換，正負電流切換也不會導致電壓變化。

圖12

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

圖13

③黑盒子記錄儀（BlackBoxRecorder）

啊，黑盒子！這個惟有航天器上才會用到的玩意，APS竟然也支持？

沒錯，安裝黑盒子模塊（選件N7908ABBR）的APS，可在后臺連續運行，并記錄從電源開機后所有涉及電源操作和測量、觸發相關的事件。黑盒子記錄BBR可設定24小時，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APS助手軟件訪問和分解。

圖14

④輸出斷路開關和極性反轉

有些系統供電電源在封閉輸出時，需要電源與被測件通過繼電器開關徹底斷開，或者在保持外部接線情況下，更改正、負極性。集成系統時通常使用外部繼電器開關來實現，但如果嚴格實現開關動作與電源內部動作的同步？外部開關引起的線路電壓補償？APS和KeysightN6700模塊化電源都提供斷路開關選項。

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