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可编程电源的应用实际有哪些？应用案例分析

时间：2023-09-12 12:00:01

关键字：可编程电源电压波形

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[导读]随着时代的进步,各种电器和仪表设备也日渐丰富，目前对电源应用的灵活性提出了更高的要求。设计一款使用灵活、方便且价格相对便宜的通用电源，正是市场所需。

随着时代的进步,各种电器和仪表设备也日渐丰富，目前对电源应用的灵活性提出了更高的要求。设计一款使用灵活、方便且价格相对便宜的通用电源，正是市场所需。

通过对电源的编程，可以方便地实现图1所示的电压输出波形。其中，V1、V2、T1、T2、dv、dt都是可以通过编程来设定的。电压值的输出范围为0～16 V，最大输出电流为10 A。输出电压精度为0.1 V，电流精度为10 mA。电流的设定值指的是允许输出的最大电流，也可以被编程为与输出电压一样的波形。

图1 编程输出电压波形

另外，电源也可以工作在铅酸电池充电器的模式(简称“LBC模式”)。根据铅酸电池的特性，当电源工作在LBC模式时，电源首先将输出较大的充电电压和电流V1/I1，至少维持10 s;当充电电流降到小于设定值I2时，电源输出较小的充电电压和电流V2/I2。如果到了设定时间T1，充电电流还未降到I2以下，这时电源输出也会降为V2/I2。当输出电流再次大于I2时，电源将再次输出V1/I1充电。其中，V2设定值必须小于14 V。若设置为大于14 V，电源会自动将其设成14 V。I2的值必须大于1/8I1，否则将被自动设成1/8I1。LBC模式如图2所示。

图2 LBC模式

用户可以通过3种方式对电源进行输出设定：

① 通过电源面板上按键编程。通过按键对输出电压、电流限流值、时间等量进行设定。

② 通过PC机串口编程。通过将PC机的串口RS232与电源串口相连，再运行PC机上一串口通信的软件对电源进行编程。

③ 电源间相互编程。通过将两台电源的串口相连，操作其中一台电源面板上的按键来对另一台进行编程。操作的一台电源叫做“主电源”，被编程的电源叫做“从电源”。在这种编程方式中，只能将从电源的参数设置为与主电源完全一致，而不能对各个参数进行单独设定。一台电源只能提供100 W的功率。这种方式可以应用在需要较大功率的场合，可将两台或多台具有相同设置的电源输出并联来方便地实现功率扩展。

电子科技日新月异的蓬勃进步，随着科研、生产、品质和工业测试等科技的进阶与发展，可编程直流电源、交流电源与电子负载等源载类测试设备，由于其测试应用领域广泛，被认定为电力电子测量仪器的类别，并且作为电力电子领域的基础测试测量，承担着重要的基础作用。广泛应用于国防军工、航空航天、卫星雷达、电力电子、汽车零部件、新能源、工业自动化测试、电化学储能、电池测试、被动与主动原件测试等传统与新兴行业。

可编程直流电源是一种采用PWM技术的高频开关直流电源。模块化设计，采用先进的DSP数字控制技术，具有恒压、恒流、恒功率模式输出，可自动交叉变换。这种设备不仅功率大，而且精度也很高。特别是它的电压精度甚至可以达到0.05%。电流精度可达0.1%左右。该电源还具有非常高的稳定性，可以在0℃到40℃连续稳定工作。用这种设备测量电流，测量效果非常准确。

可编程直流电源可提供稳定的直流输出及更宽的电压与电流，单机电流范围高达200A及电压范围高达800V。1台可以替代矩形电源的多台应用，可以通过面板或上位机远程控制输出多样化的电压、电流组合，可设置定时的输出时间，提供OVP/OCP/OPP/OTP/短路保护，支持LIST波形编辑功能。方便了测试工程师的操作，保证测试简单、快捷、准确的完成。

(1)电感性负载的应用

当我们在打开或者关闭可编程直流电源的时候或者是改变输出电压的时候，电感性负载会产生反方向的电动势来影响可编程直流电源供应器的工作。严重的话还会导致可编程直流电源供应器的损坏，所以我们要在可编程直流电源的输出端跟负载之间串联一个二极管，在负载处并联一个电阻跟一个电容器，这样就可以有效的保护可编程直流电源。

(2)电池类负载应用

可编程直流电源在对电池类负载进行充电的时候，我们可以防止接错电池的极性会导致电源供应器损坏，所以在电源供应器跟电池之间串接上二极管，这样可以保护可编程直流电源的安全使用。

(3)脉冲类负载应用

脉冲类负载的电流的峰值就算在可编程直流电源输出的额定电流范围内，或者是脉冲类电路或者电动机的波形，在计量设备所指示的标称值内，这个时候，电流也会达到额定的电流区域，这样会使得输出电压下降或者不稳定。解决的办法就是在电源跟负载之间连接一个电感器，这样能够很好的解决问题。

(4)电容性负载应用：

因为电容性负载往往会导致输出电压升高，尤其在输出电压由高向低调节时会导致输出电压下降缓慢，因此，使用时在直流电源供应器的输出端并联一只功率电阻，并在输出与负载之间串联一只二极管，可获得较好的使用效果。

在可编程源载类测试领域起步时间较早的国外品牌，积累了一些有优势的国外生产厂商，例如德国EA、美国是德、台湾chroma等，近年来，随着国内品牌的崛起，在竞争日益白热化的中国市场，包括国家政策的影响与引导，市场需求定位发生了差异性的改变，各领域都面临源载测试设备的特定化需求。尤其中国的航空航天、汽车业、新能源、储能行业、高等院校等都触发这巨大的市场需求潜力。

随着新能源与储能行业的高速进阶，越来越多对测试电源与负载的需求产生多样化，包括双向直流电源、高功率直流电源测试系统、能量回收式电子负载系统等。基于国内外技术的差距越来越小，且呈现出国内技术对国外技术的平衡和超越，市场涌现出了一批具备技术优势和定制化能力的电源品牌厂商，如艾德克斯、洛仪科技、爱科赛博等，和国外的一些主流厂商对比，在性价比和产品品质方面均具备强烈的竞争优势，除了硬件方面的高功率密度和串并联模块方案，在软件方面更是配置了标准的测试曲线和定制化方案。尤其洛仪科技研发的高功率密度大电流直流电源，单模块电流可达1000A，最高可达20000A，主要应用于光伏/储能：并网逆变器/储能变流器;新能源汽车：车载充电机/DC-DC模块，车载零部件;中大功率电机：电动汽车电机、飞机/船舶/航空航天电机;电池：电芯，电池模组，电容等领域的研发和测试。在汽车传感器测试领域也被称为专用测试电源，形成对传统可编程直流电源的差异化竞争。

源载设备(可编程交直流电源与电子负载)作为实验室与工业测试的基础设备，在当前国际贸易战日渐激烈的形势下，国产化设备是国之基础，也在近些年受到国家的重视，在政策环境的影响和对国内优秀厂商的扶持力度也日益明显。尤其是国内具备较好的技术基础的品牌厂商越来越受到明显的重视。

从产品类别来看：

艾德克斯是专业从事精密测试测量仪器的设备制造商，始终以“客户需求”为导向，致力于以“功率电子”产品为核心的相关产业测试解决方案的研究，为行业客户提供具有竞争力的测试方案。涵盖了交直流电源、电子负载、自动测试系统等产品，种类齐全;

洛仪科技作为一家科技创新型企业，是功率控制仪器领域中质量、精准、创新的品牌代表之一。洛仪科技面向全球先进测试技术，研发、制造以及销售可靠的测试产品并提供优质的技术服务，洛仪科技在实验室交直流电源与电子负载领域提供创新的测试解决方案。则是更多的倾向于交直流电源与电子负载的标准产品，并在标准产品的基础上形成升级的差异性产品，满足更多科研院所及企业的常规以外的更多需求，比较明显的是在科研领域的小体积直流电源、多通道直流电源、低温直流电源、高密度直流电源等。

可编程电源应用场景非常广，且一台机器可当多台使用，电子设计工程师会用到各种规格的电源进行调试，如果从购置之初就规划自己的电源产品，相信会放大电源的用途。本次以全天可编程直流电源SP-1U/2U系列为依据，针对测防反灌、串并联、软件及通讯接口功能进行详解，希望可以帮助到有需要的朋友们。

电池充电电源的防反灌功能

全天可编程直流电源SP-1U/2U系列电源的防反灌和能量吸收功能，适应于电池充电的防反灌功能。

防反灌保护功能，以截断某种情境下电池的电流往电源方向倒送，阻其对电源硬件的损坏。同样SP-1U/2U系列还具备能量吸收功能以应对电机负载。

当测试需求电源吸收待测物产的尖峰来保证操作的安全性时，能量吸收模式打开(打开机箱接通短路铜片)，由电源内部的输出电容以及其他电路吸收掉这部分能量。

系统电源软件及通讯接口，可免费下载本地端监控软件

*当通讯仅有台电源连接时，进单机界。单机界包含电压电流的基本设置与测量功能。

*当通讯连接的电源超过台时，进多机界。多机界持切换控制或者显当前控制电源的设置。

全天可编程直流电源SP-1U/2U系列的通讯接口有：USB/RS-485/RS-232/LAN/GPIB;同时还提供外部模拟量控制输接。免费的软件不能满足客制化的需求时，可提供免费的SCPI通讯协议、MODBUS通讯协议供用户二次开发、系统集成。

不想下载软件可通过浏览器控制

在浏览器输入电源的IP地址，就可实现网页远程控制。

电源串并联实现正负输出、均流功能