如何用SCPI指令实现双向直流电源输出电压与电流同步？

要使用SCPI指令实现双向直流电源输出电压与电流的同步控制，需结合序列模式（List Mode）、斜率控制（Slew Rate）及触发同步机制，确保电压和电流按预设参数同步变化。以下是具体实现方法与指令示例：

一、核心思路

1. 序列模式：预设一组电压和电流值，电源按顺序依次输出每个点的参数。
2. 斜率控制：通过设置电压和电流的变化率（Slew Rate），确保两者同步平滑过渡。
3. 触发同步：使用内部或外部触发信号启动序列，保证电压和电流同步开始变化。

二、实现步骤与指令示例

1. 定义电压和电流序列

使用SOURce:LIST:VOLTage:DATA#和SOURce:LIST:CURRent:DATA#指令分别设置每个序列点的电压和电流值。部分电源支持同时设置电压和电流的复合指令（如SOURce:LIST:DATA#），需参考具体型号手册。

plaintextSOURce:LIST:COUNt 3                   ; 设置序列包含3个点SOURce:LIST:VOLTage:DATA1 0, 2        ; 第1点：0V，持续2秒
SOURce:LIST:VOLTage:DATA2 12, 2       ; 第2点：12V，持续2秒
SOURce:LIST:VOLTage:DATA3 0, 2        ; 第3点：0V，持续2秒

SOURce:LIST:CURRent:DATA1 0, 2        ; 第1点：0A，持续2秒
SOURce:LIST:CURRent:DATA2 2, 2        ; 第2点：2A，持续2秒
SOURce:LIST:CURRent:DATA3 0, 2        ; 第3点：0A，持续2秒

注意：部分电源（如Chroma 62000P系列）可能使用PROG:LIST:VOLT:DATA#和PROG:LIST:CURR:DATA#指令，需参考具体型号手册。

2. 启用序列模式

通过指令启用序列功能，并禁用循环（若需单次执行）：

plaintextSOURce:LIST:FUNCtion ON                ; 启用序列模式SOURce:LIST:CYCLe OFF                  ; 禁用循环

3. 设置电压和电流斜率（同步变化）

使用SOURce:VOLTage:SLEW和SOURce:CURRent:SLEW指令分别设置电压和电流的变化率（单位：V/s或A/s），确保两者同步变化：

plaintextSOURce:VOLTage:SLEW 1000               ; 设置电压变化率为1000 V/sSOURce:CURRent:SLEW 1                  ; 设置电流变化率为1 A/s

启用斜率限制（部分电源需显式启用）：

plaintextSOURce:VOLTage:SLEW:STATe ON           ; 启用电压斜率限制SOURce:CURRent:SLEW:STATe ON           ; 启用电流斜率限制

4. 触发序列启动

选择触发源（内部或外部）并启动序列：

plaintextTRIGger:SOURce IMMediate               ; 选择内部触发（软件触发）TRIGger:INITiate                        ; 发送触发信号，启动序列

外部触发示例（如TTL信号）：

plaintextTRIGger:SOURce EXTernal               ; 选择外部触发源TRIGger:SLOPe POSitive                 ; 上升沿触发
OUTPut:TRIGger:DELay 0.1               ; 触发后延迟0.1秒输出（可选）

5. 启动输出

plaintextOUTPut:STATe ON                        ; 启用输出，等待触发

三、完整操作流程示例（Python脚本）

以下示例通过Python脚本实现电压和电流的同步序列控制：

pythonimport pyvisaimport timerm = pyvisa.ResourceManager()power = rm.open_resource("TCPIP0::192.168.1.100::inst0::INSTR")# 初始化与复位power.write("SYSTem:REMote")            # 切换至远程模式power.write("*RST")                     # 复位设备（可选）# 配置电压和电流序列power.write("SOUR:LIST:COUN 3")power.write("SOUR:LIST:VOLT:DATA1 0, 2")power.write("SOUR:LIST:VOLT:DATA2 12, 2")power.write("SOUR:LIST:VOLT:DATA3 0, 2")power.write("SOUR:LIST:CURR:DATA1 0, 2")power.write("SOUR:LIST:CURR:DATA2 2, 2")power.write("SOUR:LIST:CURR:DATA3 0, 2")# 设置斜率（同步变化）power.write("SOUR:VOLT:SLEW 1000")power.write("SOUR:CURR:SLEW 1")power.write("SOUR:VOLT:SLEW:STAT ON")power.write("SOUR:CURR:SLEW:STAT ON")# 启用序列模式power.write("SOUR:LIST:FUNC ON")power.write("SOUR:LIST:CYCL OFF")# 启动输出（内部触发）power.write("OUTP ON")power.write("TRIG:INIT")# 查询当前状态（可选）current_index = int(power.query("SOUR:LIST:INDEx?"))print(f"当前序列点: {current_index}")power.close()

四、关键注意事项

1. 斜率单位一致性：确保电压和电流的斜率单位（如V/s和A/s）与电源规格一致。
2. 序列点匹配：电压和电流的序列点数量必须相同，否则可能导致同步失败。
3. 触发时序：若使用外部触发，需确保触发信号与序列启动同步。
4. 保护功能：跳转前确认电压和电流值未触发过压（OVP）或过流（OCP）保护。
5. 厂商差异：不同厂商的电源可能使用不同的指令（如Chroma使用PROG:LIST，Keysight使用SOUR:LIST），需参考具体型号手册。