可编程任意电源

1、跟踪功能

在某些可编程任意电源中，有一种通道间联动的功能，即跟踪功能。跟踪功能指所有的输出同时被控制，并且通过保持电压与事先设定的电压一致，使它们都服从统一指挥。例如:如果电压1从10V变为12V，则电压2和3将随之从5V变为6V，电压4随之从20V变为24V。

但是，如果其中一个处于领导位置的输出的最大电流存在极限值，而且输出电流达到该极限值时，则所有其他处于从属地位的输出电流也同时进入限流状态。如果设备中安装了电子保险丝，则到达该极限值的输出将被断开，进而其他处于从属位置的输出也全部被断开。

2、感应(SENSE)模式--补偿导线本身电阻

在普通模式下，电压通过导线直接加载在负载上，从而保持负载电压的稳定。由于负载电流会在连接导线上产生压降，因而实际负载电压应等于电源输出电压减去该压降。

Vload = Vout - Vcable(1)

Vcable = Iload × Rcable(2)

在一些输出为低电压、大电流的场合，电源的输出连接导线上形成的压降已不能忽略。如电源设定输出为3.3V/1A，假设输出线的电阻是0.3欧，就会在导线上形成0.3V的压降，那么实际到达的电压变为3.0V，这足以导致被供电的单元不能正常工作。类似于万用表测电阻时的四线测量法，我们需要对导线压降进行补偿。为此，可使用SENSE端子直接测量负载两端电压(如图4所示)。由于SENSE导线中的电流很小，因而产生的电压降可以忽略，即电源设备感应的电压实际上就是真正的负载电压，这样电源设备将提高自己的输出，使其等于导线压降和所需负载电压之和，从而实现对于导线压降的补偿，使负载真正获得所设定电压值。另外，有些电源加入了回读功能也是为了补偿导线本身电阻。

图4 感应(SENSE)模式示意图

3、任意波形电源

有些可编程任意电源有任意波形编辑功能，即产生随时间变化的波形，例如德国惠美公司的HM8143，它相当于一台固定点数(如1024点)的任意波形发生器，即由固定对电压与时间间隔参数、列表对应产生，可生成低频范围内用户可自定义的波形，这个信号的频率由每个点之间的时间间隔确定。如图5所示。任意信号以数字形式生成，而且定义起来相当简单。通常，一个任意波形信号可包括各种大小不同的振幅，经过逐个处理后可以生成周期性重复波形。这些编程波形可以是单脉冲，也可以是重复连续的波形。编程输出电压，也可被外调制。信号在仪器规格允许的范围内可被自由定义，并可存储于仪器中。此类信号可通过RS-232、IEEE-488或者USB接口进行定义。

4、调制

某些可编程任意电源有外部调制功能，利用后面板上的端子，可对两组输出进行调制。例如，德国惠美公司的HM8143，高达1V/μs的调制斜率和在任意模式下100μs最小脉冲宽度允许生成复杂的负载特征。无论功率大小，线性输出组件的失真度都非常低，以便于进行外部调制。如图6所示。

图5 任意波形编辑功能 图6 外调制功能

可编程任意电源与普通直流电源一样，都有一路或几路输出，电压、电流均可以调节，通过数码管或液晶屏显示其数值，还可以通过选择串联或并联输出结构来获得更高电压或更高电流。某些电源设备采用悬浮式输出，可防止过载和短路发生。有些含有线性电压调节器，可提供低纹波的输出电压。大多仪器的电流极限均可调节，以保护相连负载。有些电源设有输出开关，需要开、关某一输出或所有输出时，只需按动按钮即可，不需要关闭仪器本身。另外，有些电源设备都采用了热保护设计，可以通过风扇控制温度。

1、电源的基本工作模式

电源的工作模式可分为恒压输出模式(CV)，恒流输出模式(CC)，串联模式，并联模式。其中，在恒压模式下，电源的输出电流随负载变化，以确保输出电压的恒定，在恒流模式下，电源的输出电压随负载变化，以确保输出电流的恒定。并联模式或串联模式的输出连接必须独立进行，而且一台电源设备的输出也可以连接另外一台电源设备的输出。为了获取更大的输出电压，可采取串联模式，为了获取更大的输出电流，可采取并联模式。(如图1、2所示)

图1 串联模式示意图 图1 并联模式示意图

1)串联模式

在串联模式下，由于电压相加(或相减)，最大电流由设定值最小的电源设备决定，因而此时所有设备的电流都相等。

2)并联模式

为了提高输出的总电流大小，可采取并联方式。此时所有设备的输出电压都相同，大小由额定输出电压最低的电源设备决定，总电流为各并联支路的电流之和。

如果所采用的电源设备规格相同，则在并联时请检查各电源设备上分配的电流是否平均，由于并联时流过各电源设备的电流大小相同，如果使用了其他类型的电源设备，在没有过载保护的条件下，此类电压可能会被电流损坏。

2.限流和电子保险丝

限流功能是大多数可编程任意电源均具备的一项功能，限流指允许不超过最大设定电流的电流通过，限流调整需要在使用测试电路之前完成，以避免由于短路等故障损坏电路。

如图3所示，在电压调节范围内，电压Vout保持不变，而电流可能升高到最大值Imax。当达到该值时，电压调节将变为电流调节，即使负载增加，最大电流仍然保持不变。相反，在发生短路时，输出电压Vout将会减小至零，而电流仍然保持恒定并处于Imax以内。因此，电源设备同时也是电流源设备，可使调整电流保持恒定。我们建议在连接被测电路之前，首先设定最大电流，以避免产生损坏。

图3 电压、电流调节示意图

为了更好的保护敏感性负载，有些电源设备除了限流功能外，还都配备了电子保险丝，一旦电流达到Imax值，电路将以极快的速度断开输出，切断电流。

利用预先设计好的功能单元电路进行布图设计。单元的形状和大小可以是任意的(一般为矩形)。互连接点排列在单元的边界上。布图设计时，根据互连要求和单元的形状、大小进行单元的布置。然后，在功能单元间的布线区中实现单元间的互连。设计结果具有较高的布图密度。