O！M！G ！让你尖叫的APS先进电源系统
品慧电子讯今天我们没有请到OMG先生来推销Keysight电源，但想借用他的那句尖叫“Oh, My God!” 为这样的一款直流电源代言——正确的称呼是APS先进电源系统，Advanced Power System。
你一定好奇为APS尖叫的理由，就请听我来说一说：APS第一层意思是 Advanced Power Supply，Advanced字面翻译过来可以是高阶、高端、领先等，而Keysight将它翻译成先进。
1 何谓高端直流电源?
图 1
高端直流电源，首先必须拥有卓越的性能和指标，如图1所示，APS具有0.03%的电压和电流设定及测量精度；低至1mVrms纹波噪声；0.5mV负载调整率。
如此近乎理想电源的静态指标，可为航空航天、5G、高速数字通信等产品提供优质供电。
图 2
其次，高端电源更需要有优异的动态指标，对应的指标有瞬态响应、电压上/下编程时间（斜率）。
图 3
● 瞬态响应 反映的是电源的环路控制响应能力、评估参数为在环路功率（恒压源的电流）突变时，电源电压保持能力——电流突然增大时的电压跌落，或电流突然减小时的电压过冲。图3为某FPGA 0.9V供电电压下，电流从60A至120A电流突变时，APS电压瞬态响应，跌落峰值小于200mV，时间小于100uS。
● 电压上/下编程时间，大家也常叫做「电压斜率」(V/S)，为什么直流电源要关心电压的上升或下降时间呢？如图4所示，为某车用ECU性能验证时的供电电压，电压斜率越快的电源，具有越高的测试吞吐率。
图 4
● 以下APS输出的电压波形常用于这些测试标准中：
● 汽车电子的ISO16750、7637
● 军用车辆28伏直流的GJB-298
● 飞行电子设备供电特性GJB-181A
图 5
这些直流供电系统中的电压突变或任意波形，对用于工作环境恶劣，非理想直流供电的场合异常关键。
图 6
归纳一下我心目中的Advanced电源，必须同时具备非常优异的 静态指标 和 动态指标！
APS的深一层意思是 Advanced Power System，电源系统！
2 又何谓称之为电源系统？
又何谓称之为电源系统？——系统中通常都是多种仪表硬件或软件集成，以实现复杂的测试任务！但APS自身就可以实现很多系统级的功能。
如图7和表1所示，是APS电源具备的大家常用直流电源额外的功能和性能！
图 7
表 1
① 直流电源给4G，5G基站供电，测量基站各种工作状态的电流以及待机电流
图 8
● 直流电源
● 万用表DMM测量待机电流
● 示波器电流+电流探头 测量工作电流
如果你熟悉4G（LTE）物理层帧结构， 就会知道4G基站或终端的信号是以无线帧、子帧的形式工作。简单一点就是产品的工作电流以脉冲形式出现，电流测量设备的积分时间必须与无线帧的周期相同，才能获得准确和稳定的测量值。
APS内置200Ksa/s，18比特的数字化仪，可通过数字化仪获取原始200Ksa/s的波形数据，也可以按照测试信号特点，设定测试积分时间（同数字万用表的 nPLC）。
图 9 APS PC分析软件测量的电流波形和按照4G无线帧周期的面板读值
14585A捕获无线基站电流脉冲波形，通过设定电流测量时间，面板显示2.79A稳定的读数与波形整周期平均电流一致。
② APS简单、更接近电池特性的电池仿真器 BSS实现
图 10
电池管理系统 (BMS) 的测试会用到「电池仿真器BSS」 (Battery Simulate System)。常见的电池仿真器BSS集成一台直流电源和一台电子负载，电源代替电池输出功率，电子负载代替电池吸收功率。
BSS电池模拟器是典型的电压系统：直流电源和电子负载都工作在恒压 (CV) 模式下。电子负载的电压设置要略大于直流电源，在它们之间存在一个电压差会造成一个死区电压，使电池仿真系统无法工作在这个区域中。
● 电池放电时，电压依靠电源电压来维持；
● 电池充电时，电压必须高于直流电源的电压(为保护直流电源、需使用阻塞二极管)，直流电源的输出截止；同时，电子负载会进入 CV 的工模式，并将电压钳制在略高的电平上。
如图11左图所示，是按照上图集成电源和电子负载的电池仿真器BSS，可以清楚的看到当外部被测件的电流正、负切换时，电池电压波形异常波动。
图 11
如图11右图所示，APS支持电流的双象限工作，即像锂电池一样可以给设备供电，也可以模拟电池充电过程，吸收电流。这种2象限工作模式，相比电源+负载组合方式，可以做到输出电流和吸收电流的无缝、连续的切换，正负电流切换也不会导致电压变化。
图 12
此外，APS在电池仿真器 BSS时，还可以模拟电池的内阻模拟，电量计（Ahr,Whr）实时测量BSS电量的变化，这些功能在系统集成中非常复杂、甚至难以实现。
图 13
③ 黑盒子记录仪（Black Box Recorder）
啊，黑盒子！这个只有航天器上才会用到的玩意，APS竟然也支持？
没错，安装黑盒子模块（选件N7908A BBR）的APS，可在后台连续运行，并记录从电源开机后所有涉及电源操作和测量、触发相关的事件。黑盒子记录BBR可设定24小时，以每秒钟100次速率；或10天每秒钟10次的速率记录，记录的数据可通过APS助手软件访问和分析。
图 14
④ 输出断路开关和极性反转
有些系统供电电源在关闭输出时，需要电源与被测件通过继电器开关彻底断开，或者在保持外部接线情况下，更改正、负极性。集成系统时通常使用外部继电器开关来实现，但如果严格实现开关动作与电源内部动作的同步？外部开关引起的线路电压补偿？APS和Keysight N6700模块化电源都提供断路开关选项。
图 15
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