電源技術和應用中電源瞬態響應被你忽略了嗎?
發布時間:2014-04-28 責任編輯:xiongjianhua
【導讀】電(dian)源(yuan)是(shi)所(suo)有(you)電(dian)子(zi)產(chan)品(pin)和(he)設(she)備(bei)的(de)能(neng)量(liang)供(gong)應(ying)站(zhan),若(ruo)是(shi)電(dian)源(yuan)本(ben)身(shen)存(cun)在(zai)缺(que)陷(xian),提(ti)供(gong)能(neng)量(liang)就(jiu)會(hui)出(chu)現(xian)毛(mao)病(bing)。例(li)如(ru),在(zai)電(dian)源(yuan)技(ji)術(shu)和(he)應(ying)用(yong)中(zhong)電(dian)源(yuan)瞬(shun)態(tai)響(xiang)應(ying)容(rong)易(yi)被(bei)忽(hu)略(lve),那(na)麼(me),應(ying)該(gai)怎(zen)樣(yang)去(qu)檢(jian)查(zha)和(he)改(gai)進(jin)呢(ne)?
如果用示波器對直流電源的輸出電壓進行監測,這樣有明顯電壓跌落的波形是不是經常會看到?

zheshirenhedianyuandoucunzaidezhengchangxianxiang。dangfuzaixishoudianliufashengtiaobiandeshunjian,jiuhuizaochengdianyuanshuchuduandedianyashunjianpianlishedingzhi。zhegeshiboqipingmudejietu(圖1),就是當我的一個電源的負載電流,從1mA 瞬間變化到500mA時, 輸出電壓經曆了約30uS 瞬間變化。

我(wo)們(men)通(tong)常(chang)稱(cheng)之(zhi)為(wei)電(dian)源(yuan)的(de)負(fu)載(zai)瞬(shun)態(tai)恢(hui)複(fu)時(shi)間(jian),或(huo)者(zhe)瞬(shun)態(tai)響(xiang)應(ying)時(shi)間(jian)。它(ta)表(biao)征(zheng)的(de)是(shi),當(dang)負(fu)載(zai)電(dian)流(liu)發(fa)生(sheng)突(tu)然(ran)變(bian)化(hua)的(de)時(shi)候(hou),電(dian)源(yuan)電(dian)壓(ya)恢(hui)複(fu)到(dao)設(she)定(ding)範(fan)圍(wei)內(nei)所(suo)需(xu)要(yao)的(de)時(shi)間(jian)。如(ru)圖(tu)2所示:

在表征電源的瞬態響應,我們會考慮三個方麵:
1. 負載的幅度變化,例如,負載從全負載的50%, 跳變到100%負載。對於最大10A輸出電流的電源,就是負載的電流從5A跳變到了10A。
2. 電dian源yuan從cong開kai始shi變bian化hua開kai始shi,恢hui複fu到dao負fu載zai改gai變bian前qian設she定ding電dian壓ya的de一yi定ding範fan圍wei之zhi內nei。需xu要yao注zhu意yi的de是shi,由you於yu負fu載zai的de改gai變bian和he電dian源yuan的de負fu載zai效xiao應ying雙shuang重zhong影ying響xiang,電dian源yuan電dian壓ya不bu可ke能neng回hui到dao負fu載zai改gai變bian前qian的de值zhi。通tong常chang會hui定ding義yi一yi個ge電dian壓ya範fan圍wei,例li如ru恢hui複fu到dao負fu載zai改gai變bian前qian電dian壓ya的de±20mV之內,或 ±0.1% 之內。
3. 瞬態響應時間就是電壓恢複指定電源範圍內需要的時間值。
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直流電源的瞬態響應時間快慢和跌落的幅度不盡相同。例如,安捷倫N6705B直流電源分析儀中所用的高性能模塊N675xA, 瞬態響應指標如下:



如果電壓瞬態響應能力較差,導致電壓跌落/過衝時間過長,幅度過大,直接會造成很多問題。 特別是對於不停快速變化的負載,如手機、Wifi、無線傳感器等這些無線通信的設備和器件, 其(qi)變(bian)化(hua)速(su)度(du)可(ke)能(neng)已(yi)經(jing)超(chao)過(guo)電(dian)源(yuan)的(de)瞬(shun)態(tai)響(xiang)應(ying)能(neng)力(li),就(jiu)會(hui)使(shi)電(dian)源(yuan)電(dian)壓(ya)無(wu)法(fa)達(da)到(dao)其(qi)設(she)定(ding)值(zhi),甚(shen)至(zhi)還(hai)會(hui)造(zao)成(cheng)被(bei)測(ce)件(jian)的(de)自(zi)動(dong)關(guan)機(ji)或(huo)重(zhong)複(fu)啟(qi)動(dong)。這(zhe)會(hui)讓(rang)測(ce)量(liang)無(wu)法(fa)正(zheng)常(chang)進(jin)行(xing)。因(yin)此(ci),如(ru)果(guo)有(you)這(zhe)種(zhong)應(ying)用(yong),就(jiu)必(bi)須(xu)考(kao)慮(lv)采(cai)用(yong)一(yi)個(ge)更(geng)快(kuai)響(xiang)應(ying)能(neng)力(li)的(de)電(dian)源(yuan)。
大部分直流電源的瞬態電壓過衝或跌落幅度不被表征或定義, 這是由於該參數很大程度上取決與負載的特性。 通常情況下,這個值會小於1V。 但市麵上有些電源的瞬態響應時間過長,如果處理不好,在負載、電源及導線共同影響下, 過衝電壓可能會達到1-4V。
為wei了le減jian小xiao瞬shun態tai電dian壓ya變bian化hua幅fu度du,可ke以yi采cai用yong在zai電dian路lu中zhong並bing聯lian一yi個ge大da電dian容rong的de方fang式shi,平ping滑hua電dian壓ya的de跌die落luo或huo過guo衝chong幅fu度du,但dan這zhe也ye會hui導dao致zhi瞬shun態tai響xiang應ying時shi間jian更geng長chang,如ru圖tu4所示。

在加入電容後,對提升電路的瞬態響應能力,往往會起到比較明顯的效果。如圖4所示的,我們在用一個通用電源測量GSM手機脈衝電流,在沒有並聯電容的時候,瞬間電源跌落會達到0.6V (見圖4左). 對於一個工作在3.8V的手機來說,這樣大的電源跌落足以造成手機自動關機。當我們並聯了一個2000uF的電容後,電源跌落降到了0.2V以下,得到明顯改善,見圖4右所示(圖中,黃色曲線為電壓,綠色曲線為電流)。

1. 使自動測試係統的速度下降
2. 降低電流的測量精度
3. 占用測試夾具的內部空間
4. 影響開關的壽命
這也是類似手機等通信設備測試時采用象66300通信電源這樣具備快速電壓瞬態響應能力的電源的最突出原因之一。
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