如何对电源做负载瞬态响应测试

发布时间:2023-04-10  

电源是电子产品的核心部分,作为一个硬件工程师,当电源完成设计时,对电源做负载瞬态响应测试通常是必不可少的测试环节。通常的电子负载都具有瞬态响应测试功能。

956acd10-e3cd-11ec-ba43-dac502259ad0.png

95a6b618-e3cd-11ec-ba43-dac502259ad0.png

当你手头没有电子负载时,可以自己自制一个简单的测试工具来测量电源的瞬态响应功能。以下是测试方法。

95eb044e-e3cd-11ec-ba43-dac502259ad0.png

负载瞬变测试工具的核心是单片机控制下的MOSFET功率开关,它以一定的占空比工作在开和关两种状态下,当它与电源的输出端连接在一起时, MOSFET开关控制的负载电阻便时断时续地接入电路中,因此而形成快速变化的负载脉冲。这种方法生成的负载阶跃变化速度很快(约 500ns 上升/下降时间),可以用于任意输出电压电源的测试中。当这样的阶跃负载被施加到电源输出端以后,我们可以通过测量输出电压的波形,对控制回路的稳定性进行分析。


快速变化的负载阶跃可在宽阔的频率范围内对调节器的控制环路构成冲击,假如控制环路的稳定性不足或是处于欠阻尼情况下,它的输出电压波形上就会出现振铃信号。这种方法仅在连续导通模式( CCM)下才是有效的, 因而测试过程中需要避免出现非连续导通模式( PSM),即使是 PSM-CCM 的转换过程也要避免,所以需要将静态负载调节到使系统工作在 CCM 模式下。


下图分别显示了一个很差和一个很好的3.3V/3A 转换器的负载阶跃响应的波形。在第1个图的波形上,电源的输出电压在负载发生跳变后出现了严重的振荡现象,这表示它的控制环路存在明显的稳定性问题。在大多数情况下,这都是由于转换器的环路补偿设置与输出电容的容量不匹配而造成的。

965984d2-e3cd-11ec-ba43-dac502259ad0.png

969b3684-e3cd-11ec-ba43-dac502259ad0.png

除了环路的稳定性问题以外, PCB 布局中的路径电感、 电源输入端的振荡过程等也会造成类似的的振铃现象。如果我们使用快速负载瞬变测试工具来测试,这些问题都可以很容易地被定位出来。

96e9448c-e3cd-11ec-ba43-dac502259ad0.png

上图是通过单片机来驱动MOSFET的,MOSFET 的栅极驱动电路是按照开关切换速度大约 为500ns 上升/下降时间设定的,减小或取消 C2 可以提高开关速度。实际的负载电流变化速度还与测试工具和测试对象之间的连线电感的大小有关,当测试电压很低时(如<2V),最好是使用短而粗的导线来连接工具和测试对象。


JP1~JP7 为跳线器,用来选择需要的脉冲负载电阻。

通过示波器可以测量出电流脉冲的上升和下降时间 。电路在工作时会产生寄生 自感 , 寄生自感是限制电流脉冲上升时间的主要因素,自感状态的公式是:V/L=di/dt.这里V表示所加的电压 , L表示电感值 , di/dt表示电流在每秒钟 的变化率 。如果对电源的负载电流变化率要求越高的话 , 那么要求负载总的自感量越小 ,假定电源电压为3.3V , 10A/ns的di/dt要求负载的总自感不超过0.33mH ,这么低的自感 , 要求选择精确的负载电阻和合理的电路布局。负载电阻必须是金属氧化物 、碳素薄膜或含其他碳素元件 。可以将多个负载电阻并联 , 将多个电阻并联起来后自感平均到每个电阻上 , 从而使附加自感最小 , 同时它还降低了电流的上升时间 , 任何附加的自感都会导致振铃 , 并且使示波器测量波形变得很困难。


我们可以通过单片机来调节输出PWM的频率和占空比,通过调节这些参数来测试电源的响应能力、当然我们也可以使用NE555来代替单片机来实现同样的功能。


文章来源于:电子工程世界    原文链接
本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的,且明确注明来源,不希望被转载的媒体或个人可与我们联系,我们将立即进行删除处理。

相关文章

    输出电压过高时,一般检查电源稳压或稳压控制电路。通常直流输出、取样电阻、电源控制等电路构成闭合控制环,任何问题都会导致输出电压升高。 开关电源输出电压过低,除了稳压控制电路会导致输出电压过低外,开关电源负载......
    220V 开关电源接线电路图、接线方法; Led开关电源接线方法 (1) 严格按照电源......
    都可以产生负电压,且电压精确度同正电压一样,驱动能力也很强,可以达到300mA以上。一般的开关电源芯片都能产生负电压,实在不行用开关电源输出的PWM去推电荷泵,也可以产生较大的电流,成本也很低,不知纹波要求多少,电荷......
    为它采用准谐振固定导通时间(FON)控制原理,在负载要求变小时降低反激转换器的开关频率。两个(置于次级端的)额外开关会在待机模式断开主电源负载,从而免除待机模式下的寄生损耗。 PFC段所采用的PFC......
    环路稳定性不好会影响输出噪声、电源抑制比以及负载阶跃响应的性能等。这些性能不好将导致更多的系统性能变差,例如:时钟抖动变大、信噪比降低、信号完整性不好、系统误码率增加等。 负反馈环路的好坏直接影响电源平稳输出的能力,因此开关电源......
    路实现,其结构及负载电流流向如图7 所示。 图7 全桥电路结构及负载电流示意图 全桥开关电路工作在开关模式,随着输入信号的改变,m1~m4 的状态随之转换,始终只有对角一对功率开关管导通,另一......
    统应用的多样性及复杂性决定。 一、产品介绍 开关电源的防倒灌能力是指外部电压对开关电源的影响力,避免产品的输出端存在倒灌电压时损坏开关电源。对于在不同输出电压间切换的系统、后端负载为电机类的感性负载......
    、AC/DC类开关电源和DC/DC类开关电源。根据输入类型选择电压范围,我们来选择相应的宽范围可编程交流电源或者宽范围可编程直流电源电源宽范围可编程的特性,可以模拟各种输入状况测试。 可编程电子负载......
    并非由振荡回路元件损坏所引起,有可能是稳压回路故障或负载回路异常,导致了芯片内部保护电路起控,而停止了PWM脉冲的输出。并不能将和各个回路完全孤立起来进行检修,某一故障元件的出现很可能表现出“牵一发而全身动”的效果。 开关电源......
    生振荡现象。 4、工作于CCM模式,输出电压与负载电流无关。当工作于DCM模式,输出电压受负载影响,为了控制电压恒定,占空比随着负载电流变化而变化。 开关电源芯片U6205D是一款高性能电流模式PWM......

我们与500+贴片厂合作,完美满足客户的定制需求。为品牌提供定制化的推广方案、专属产品特色页,多渠道推广,SEM/SEO精准营销以及与公众号的联合推广...详细>>

利用葫芦芯平台的卓越技术服务和新产品推广能力,原厂代理能轻松打入消费物联网(IOT)、信息与通信(ICT)、汽车及新能源汽车、工业自动化及工业物联网、装备及功率电子...详细>>

充分利用其强大的电子元器件采购流量,创新性地为这些物料提供了一个全新的窗口。我们的高效数字营销技术,不仅可以助你轻松识别与连接到需求方,更能够极大地提高“闲置物料”的处理能力,通过葫芦芯平台...详细>>

我们的目标很明确:构建一个全方位的半导体产业生态系统。成为一家全球领先的半导体互联网生态公司。目前,我们已成功打造了智能汽车、智能家居、大健康医疗、机器人和材料等五大生态领域。更为重要的是...详细>>

我们深知加工与定制类服务商的价值和重要性,因此,我们倾力为您提供最顶尖的营销资源。在我们的平台上,您可以直接接触到100万的研发工程师和采购工程师,以及10万的活跃客户群体...详细>>

凭借我们强大的专业流量和尖端的互联网数字营销技术,我们承诺为原厂提供免费的产品资料推广服务。无论是最新的资讯、技术动态还是创新产品,都可以通过我们的平台迅速传达给目标客户...详细>>

我们不止于将线索转化为潜在客户。葫芦芯平台致力于形成业务闭环,从引流、宣传到最终销售,全程跟进,确保每一个potential lead都得到妥善处理,从而大幅提高转化率。不仅如此...详细>>