在自动化测试中，可编程电源如何接收触发信号？

在自动化测试中，可编程电源通过多种接口和触发模式接收外部信号，实现与测试系统（如电子负载、数据采集卡、上位机等）的精准同步。其核心机制包括硬件触发信号接收、软件指令触发以及混合触发策略，具体实现方式如下：

一、硬件触发信号接收：直接响应物理信号

可编程电源通过专用触发接口（如Trigger In）接收外部电平或脉冲信号，实现即时动作控制。这是自动化测试中最常用的同步方式，具有低延迟（μs级）和高可靠性的特点。

1. 触发信号类型

• 电平触发（Level Trigger）
  • 原理：电源持续监测触发输入端的电压电平，当电压达到预设阈值（如高电平≥2.4V，低电平≤0.8V）时，执行触发动作。
  • 应用场景：
    • 测试电源启动时的过冲电流：上位机通过数字I/O卡输出高电平信号，电源收到后立即输出设定电压，同时电子负载切换至恒流模式。
    • 电池充放电循环测试：电源在充电完成后保持高电平输出，电子负载检测到该信号后开始放电测试。
• 边沿触发（Edge Trigger）
  • 原理：电源检测触发信号的上升沿（0V→5V）或下降沿（5V→0V），在边沿到来时执行动作。
  • 应用场景：
    • 动态响应测试：信号发生器输出脉冲信号，电源在上升沿时快速改变输出电压（如从0V跳变至12V），模拟负载突变场景。
    • 多设备同步测试：主控制器（如PLC）发送同步脉冲，所有电源在上升沿同时启动输出，确保时序一致。

2. 触发信号源

• 数字I/O卡：
  • 通过PCIe/PXI总线与上位机连接，输出TTL/CMOS电平信号（如NI PCI-6509提供32路数字输出）。
  • 优势：可编程控制信号时序，支持复杂逻辑（如延时、脉冲宽度调制）。
• 信号发生器：
  • 输出精确的脉冲或方波信号（如Keysight 33500B系列支持1μHz至20MHz频率调节）。
  • 应用：生成高频触发信号，测试电源的瞬态响应能力。
• 其他测试设备：
  • 电子负载的Status Out信号：当负载完成测试（如电池放电至截止电压）时，输出触发信号通知电源停止输出。
  • 示波器的Trigger Out信号：在捕获到特定波形（如电源过冲）时，触发电源调整输出参数。

3. 电源侧配置

• 触发输入设置：
  • 通过前面板或软件界面选择触发模式（电平/边沿）、极性（上升沿/下降沿）和阈值电压。
  • 示例（Keysight N6700系列）：

    plaintextTRIG:INP:MODE LEV      ; 设置为电平触发TRIG:INP:LEV 2.5       ; 设置触发阈值为2.5VTRIG:INP:POL POS       ; 选择上升沿触发

• 触发动作定义：
  • 配置电源在收到触发信号后执行的操作，如开启/关闭输出、切换输出模式（CV→CC）、调整参数（电压/电流步进）。
  • 示例（Chroma 62000P系列）：

    plaintextSOUR:FUNC:TRIG OUTP:ON ; 触发后开启输出SOUR:VOLT:TRIG 5.0     ; 触发后输出电压设为5V

二、软件指令触发：通过通信接口远程控制

当硬件触发不可用或需复杂逻辑控制时，可通过电源的通信接口（如LAN、GPIB、USB）发送软件指令实现触发。此方式灵活性高，但延迟较大（ms级）。

1. 触发指令类型

• 立即触发（Immediate Trigger）：
  • 上位机发送指令后，电源立即执行预设动作（如开启输出）。
  • 示例（SCPI指令）：

    plaintextOUTP ON                 ; 开启输出SOUR:VOLT 12.0         ; 设置输出电压12V

• 条件触发（Conditional Trigger）：
  • 电源在满足特定条件（如输入电压稳定、温度达标）后自动触发。
  • 应用场景：
    • 电源模块测试：当输入电压稳定在220V±1%持续10秒后，自动开始输出测试。

2. 软件触发流程

1. 建立通信连接：
   • 通过VISA、IVI或厂商提供的SDK初始化电源通信接口（如viOpenDefaultRM(&vi)）。
2. 发送触发指令：
   • 使用SCPI或自定义协议发送控制命令（如viWrite(vi, "OUTP ON", ...)）。
3. 监控触发状态：
   • 读取电源状态寄存器（如STAT:OPER:COND?），确认动作是否执行成功。

3. 延迟优化策略

• 减少通信轮询次数：
  • 使用事件驱动模式（如电源在触发后主动发送*STB?状态查询指令），而非持续轮询。
• 预加载配置：
  • 在触发前将所有参数（电压、电流、模式）写入电源缓冲区，触发时仅需发送OUTP ON指令。

三、混合触发策略：硬件+软件协同控制

在复杂测试场景中，需结合硬件触发的高速性和软件触发的灵活性，实现多层级同步控制。

1. 典型应用场景

• 多电源同步启动：
  1. 主控制器通过数字I/O卡输出同步脉冲（硬件触发），所有电源在上升沿同时开启输出。
  2. 上位机通过LAN接口监控各电源输出电压，若某台电源未启动，则发送软件指令强制触发。
• 动态负载测试：
  1. 信号发生器输出脉冲信号（硬件触发），电源在上升沿时快速改变输出电压。
  2. 电子负载通过软件指令（如INP:MODE CC）切换至恒流模式，模拟负载突变。

2. 时序控制关键点

• 触发延迟补偿：
  • 测量硬件触发信号从发送到电源响应的时间（如通过示波器捕获），在软件中设置对应延迟（如TRIG:DEL 0.5ms）。
• 错误处理机制：
  • 若硬件触发失败（如信号丢失），软件需自动切换至备用触发方案（如定时触发）。

四、实际案例：电源与电子负载同步测试

测试目标

验证电源在负载电流阶跃时的动态响应（电压跌落≤500mV，恢复时间≤100μs）。

硬件配置

• 可编程电源：Keysight N6705C（支持硬件触发和SCPI指令）。
• 电子负载：Chroma 6310A（支持外部触发和CC模式）。
• 触发信号源：信号发生器（输出5V脉冲，上升沿时间≤100ns）。

触发流程

1. 电源侧配置：
   • 设置触发模式为上升沿触发，触发后输出电压从0V跳变至12V。
   • 配置输出阻抗为0.1Ω（模拟实际线路阻抗）。
2. 电子负载侧配置：
   • 设置为CC模式，初始电流0.1A，触发后切换至2A（模拟电流阶跃）。
3. 同步测试：
   • 信号发生器输出脉冲信号，电源和电子负载在上升沿同时动作。
   • 示波器捕获电源输出电压和负载电流波形，验证动态响应指标。

五、常见问题与解决方案