那些我們所忽視的電源測試問題
發布時間:2014-10-06 責任編輯:echolady
【導讀】一提到電源測試,我們首先想到的是紋波測試、過載測試、動態斜率。對於直流電源,用於評價直流純淨度的最好的測試方法就是紋波測試。對於過壓、過流、過溫,我們會進行過載測試。動態斜率是做電源響應速度測試時的參數。
問題之一:紋波測試
電壓的波動一般分為兩種:紋波和噪聲,一般來說把低於500KHz頻率的波動稱為紋波,高於20MHz頻率的一般不測試(屬於幹擾範疇)。
1、示波器帶寬限製到20M,這個是必須的。耦合方式:交流耦合
2、示shi波bo器qi必bi須xu是shi浮fu地di測ce試shi,也ye就jiu是shi說shuo示shi波bo器qi的de供gong電dian三san角jiao插cha頭tou的de地di線xian必bi須xu去qu掉diao,不bu與yu插cha板ban的de地di線xian相xiang接jie。這zhe個ge要yao特te別bie小xiao心xin,特te別bie是shi電dian源yuan電dian壓ya較jiao高gao的de時shi候hou。
3、 探頭使用X1的檔位,您可以檢查您測試時候的探頭設置。哪怕電源輸出電壓較高。
4、探頭使用近地端,而不是標配的帶夾子的那根。一般從探頭的近地端引出一個不超過2CM的線進行測試。
5、必要的時候在探頭的兩端並聯電阻和電容,用於濾除高頻信號。
怎麼解決紋波過大?
6、調整LC濾波電路,增加開關頻率。缺點:L不可能很大,C達到一定程度會濾波改善效果變差,開關頻率高會增加開關損耗,降低轉換效率。
7、增加二級濾波LC。優點,可以根據頻率針對性的選擇,濾波效果好。缺點:電壓反饋點的選擇,要靠後。並且引入一個新的LC電路會影響電源的係統穩定性。
8、增加LDO濾波,效果好,成本高,轉換效率降低。
9、最簡單有效的方法:二極管並聯電容,或者並聯阻容,或者串聯電感。
問題之二:過載測試
電源作為電子產品或者電池的供電設備,除了性能要滿足供電產品的要求外,其自身的保護措施也非常重要。如過壓、過流、過溫保護等,本次以恒壓源的過流保護為例進行介紹。

圖1:過流保護中的關係圖
首先,過流保護,不僅要測試過流保護點,還要測試過流保護時間和保護穩定性。
過流保護點測試,也就是OCP(over current protection)測試。根據保護方式有3種,電流收斂甚至切斷,恒流,電流增大。如果比較繁雜的大功率電源係統會分多個階段,就不在這裏討論了。對於保護方式1,OCP點一般為額定值的110%到130%。

圖2:過流測試的數據
以(yi)前(qian),是(shi)手(shou)工(gong)去(qu)調(tiao)整(zheng)電(dian)流(liu)的(de)大(da)小(xiao),人(ren)工(gong)觀(guan)察(cha)現(xian)象(xiang)。但(dan)是(shi)手(shou)和(he)眼(yan)睛(jing)的(de)反(fan)應(ying)速(su)度(du)等(deng)因(yin)素(su)導(dao)致(zhi)要(yao)進(jin)行(xing)多(duo)次(ci)測(ce)量(liang)才(cai)能(neng)確(que)定(ding)。費(fei)思(si)負(fu)載(zai)機(ji)器(qi)本(ben)身(shen)自(zi)帶(dai)OCP功能。
費思負載的OCP功能有兩種方式:步進式(FT6300/FT6800)和分步式(FT66100)。
步進式(FT6300/FT6800)可以設置起始電流,步進電流,步進時間,觸發電壓(電壓降幅)。負載會根據設定自動掃描,自動停止,記錄測試結果的最大電流點,整個測試的最大功率點。
分步式(FT6800),可ke以yi設she置zhi起qi始shi電dian流liu,終zhong止zhi電dian流liu,步bu驟zhou數shu,觸chu發fa電dian壓ya。並bing且qie還hai可ke以yi設she定ding判pan斷duan上shang下xia限xian,方fang便bian生sheng產chan調tiao試shi,負fu載zai會hui自zi動dong掃sao描miao測ce試shi。當dang然ran,也ye可ke以yi配pei合he負fu載zai軟ruan件jian進jin行xing測ce試shi。負fu載zai軟ruan件jian不bu僅jin支zhi持chiOCP,還支持OVP/OPP測試,並且可以進行U/I曲線掃描。
過流保護時間測試:使用費思負載動態模式的脈衝模式,來對電源或者電池的保護時間進行測試。時間分辨率1uS。如果不想用脈衝模式,也可以使用連續模式來進行測試,但是沒有脈衝模式好用。
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圖3:動態模式
保護穩定性測試,當然是配合軟件使用軟件的動態模式,或者序列模式進行測試。動態模式如上圖,序列模式如下圖。

圖4:序列模式
生產線測試過流保護:生sheng產chan線xian測ce試shi過guo流liu保bao護hu就jiu不bu用yong這zhe麼me麻ma煩fan了le。使shi用yong費fei思si負fu載zai的de自zi動dong測ce試shi功gong能neng,把ba過guo流liu保bao護hu分fen成cheng兩liang步bu測ce試shi,下xia限xian值zhi,電dian源yuan不bu保bao護hu,上shang限xian值zhi,電dian源yuan必bi須xu保bao護hu。這zhe個ge邏luo輯ji判pan斷duan即ji可ke。
問題之三:動態斜率
xielvbenshendingyiweiquxiandeqiexian。yejiushishuo,shizhifuzailianggezhuangtaiqiehuanshibianhuadezuidasudu。danshizaiboxingceliangzhong,ceshimougediandexielvshiburongyishixiande,suoyi,shiboqidengboxingceliangyiqi、信號發生器等信號發生裝置把斜率的測量定義為10%到90%的變化值除以變化時間。稍高端示波器會自動幫您進行卡位和測量。
如圖所示:

圖5:示波器的斜率測量
斜率的誤差:示波器的帶寬的定義,比如100M,就是示波器會對於高於100M的信號的幅值有超過3dB的衰減。探頭等的帶寬定義也是如此。所以一般測量,對於幅值,斜率的測量,3dB的誤差實在允許範圍內的。對頻率,時間的精度要求較高。如果對波形的控製沒有精確度標注的情況下,一般默認為±3dB,也就是±30%左右。
斜率的控製:電子負載的工作原理,是由DAC的電壓信號來線性控製MOS的導通性能(這個工作方式與開關電源的開關型控製不同,負載使用的是線性MOS)。一yi般ban負fu載zai包bao括kuo台tai灣wan的de兩liang個ge廠chang家jia,為wei了le節jie省sheng成cheng本ben,會hui設she計ji成cheng幾ji個ge固gu定ding的de電dian阻zu電dian容rong回hui路lu來lai模mo擬ni控kong製zhi斜xie率lv。這zhe樣yang會hui導dao致zhi負fu載zai隻zhi能neng夠gou實shi現xian幾ji個ge固gu定ding的de斜xie率lv,一yi般ban為wei4個。雖然可以設定,但是在很大的設定範圍段內,無論怎麼設定,斜率就是那個斜率,沒有大的變化。有興趣的朋友,可以試驗一下。
費思負載的斜率控製是由專門的斜率控製DAC進(jin)行(xing)控(kong)製(zhi)的(de),所(suo)以(yi)保(bao)證(zheng)了(le)負(fu)載(zai)斜(xie)率(lv)是(shi)真(zhen)正(zheng)可(ke)以(yi)控(kong)製(zhi)的(de)。既(ji)保(bao)證(zheng)了(le)正(zheng)常(chang)帶(dai)載(zai)的(de)精(jing)確(que)度(du),又(you)保(bao)證(zheng)了(le)斜(xie)率(lv)的(de)連(lian)續(xu)可(ke)調(tiao)。使(shi)負(fu)載(zai)更(geng)接(jie)近(jin)於(yu)實(shi)際(ji)帶(dai)載(zai)波(bo)形(xing),模(mo)擬(ni)實(shi)際(ji)狀(zhuang)態(tai)測(ce)試(shi)電(dian)源(yuan)的(de)參(can)數(shu)。
另外,費思的FT6300A和FT6800係列的電子負載的動態分為3種方式:連續,脈衝和翻轉。連續就是普通的動態,脈衝和翻轉是可以外控式的測試。特別是脈衝,費思負載的脈衝時間分辨率為1uS,可以幫助精準測試保護時間,比如電池保護板的雙極和多級的不同的保護時間。
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