測量電源上的輸出動態響應:示波器接地問題
發布時間:2021-01-22 責任編輯:wenwei
【導讀】測量低電壓(<1V)/高電流(30-150A)電源的示波器輸出紋波和動態響應一直是一項挑戰,每種新設置都有自己的誤差。使用示波器“tip-and-barrel”方(fang)法(fa)或(huo)專(zhuan)用(yong)匹(pi)配(pei)阻(zu)抗(kang)的(de)電(dian)壓(ya)檢(jian)測(ce)電(dian)纜(lan)解(jie)決(jue)了(le)探(tan)頭(tou)引(yin)線(xian)接(jie)地(di)引(yin)起(qi)的(de)誤(wu)差(cha)。但(dan)是(shi),即(ji)使(shi)使(shi)用(yong)最(zui)好(hao)的(de)探(tan)測(ce)方(fang)法(fa),也(ye)可(ke)能(neng)得(de)到(dao)失(shi)真(zhen)的(de)輸(shu)出(chu)測(ce)量(liang),尤(you)其(qi)是(shi)在(zai)應(ying)用(yong)或(huo)去(qu)除(chu)動(dong)態(tai)負(fu)載(zai)時(shi)。我(wo)注(zhu)意(yi)到(dao)兩(liang)個(ge)誤(wu)差(cha)來(lai)源(yuan):
● 由通過電壓探頭接地側到示波器接地的電流引起的接地環路和示波器的交流插頭接地連接。
● 當dang同tong時shi在zai同tong一yi示shi波bo器qi上shang測ce量liang多duo個ge信xin號hao時shi,示shi波bo器qi可ke能neng在zai多duo個ge點dian接jie地di測ce試shi設she置zhi,從cong而er在zai所suo有you通tong道dao中zhong產chan生sheng誤wu差cha。當dang在zai同tong一yi台tai示shi波bo器qi上shang同tong時shi顯xian示shi輸shu出chu電dian壓ya和he輸shu出chu電dian流liu時shi尤you其qi如ru此ci。
rangwomengengshenrudiguanchadiyigewuchayuan。ruguoshiboqijiedidaoyudianyuanhuoshuchufuzaixiangtongdejianzhuwujiedixianlu,namefuzaibianhuakeyiqudongshiboqitantoujiediwaikezhongdedianliu。gaidianliuchengyiwaikedezukangjiangxianshiweishiboqibenshendedianya,kenengyanmeichangshiceliangdeshijiwenbo。zhezhongjiediwaikedianliudeqitalaiyuanbaokuojuyouzaoshengdeshiyanshidianyuanbenshen(甚至在靜態負載情況下)和外部信號發生器。
目前消除或減少接地外殼電流的方法有:
● 將交流電線纏繞環形鐵氧體幾圈後連接信號發生器。
● 將動態負載放置在測試板上,不使用外部電子負載。
其他選項包括使用電池供電的示波器或具有隔離輸入的示波器。
第di二er個ge誤wu差cha源yuan示shi波bo器qi接jie地di衝chong突tu問wen題ti不bu如ru第di一yi個ge為wei人ren所suo知zhi。這zhe也ye是shi在zai使shi用yong示shi波bo器qi同tong時shi顯xian示shi輸shu出chu電dian壓ya和he動dong態tai負fu載zai電dian流liu變bian化hua或huo多duo個ge輸shu出chu電dian壓ya時shi,電dian源yuan動dong態tai負fu載zai響xiang應ying測ce量liang失shi真zhen的de原yuan因yin。測ce量liang多duo個ge低di電dian壓ya,示shi波bo器qi接jie地di將jiang通tong過guo多duo個ge探tan頭tou連lian接jie到dao多duo個ge點dian的de測ce試shi設she置zhi。實shi際ji示shi波bo器qi接jie地di將jiang是shi接jie地di連lian接jie的de“平均值”。
例如,如果電壓監測點和電流監測點的電源地之間的電壓差為+40mV,且兩個監測點的接地連接質量相似,則電壓監測點會出現+20mV的誤差,電流監測點出現-20mV的誤差。電流監視器通常具有幾百毫伏的信號,而計算機核心電源等低電壓應用允許的輸出電壓過衝/下衝為50mV或更低。
圖1是(shi)電(dian)源(yuan)輸(shu)出(chu)測(ce)試(shi)設(she)置(zhi)的(de)示(shi)例(li),圖(tu)中(zhong)監(jian)測(ce)了(le)輸(shu)出(chu)對(dui)大(da)階(jie)躍(yue)負(fu)載(zai)的(de)響(xiang)應(ying),而(er)且(qie)示(shi)波(bo)器(qi)還(hai)監(jian)測(ce)著(zhe)低(di)電(dian)阻(zu)上(shang)的(de)動(dong)態(tai)負(fu)載(zai)電(dian)流(liu)。我(wo)使(shi)用(yong)信(xin)號(hao)發(fa)生(sheng)器(qi)獲(huo)得(de)具(ju)有(you)所(suo)需(xu)上(shang)升(sheng)、下降時間和感應電壓的階躍負載,用50Ω電纜連接到J502。50Ω R527可抑製電纜上的任何反射。我使用tip-and-barrel方法用10x示波器探頭檢測R500上的電流。

圖1:測試設置
圖2顯示了在應用和去除59A脈衝負載時,同一台示波器上的檢測電壓和檢測動態負載電流。
應用要求是,在負載階躍和負載突降情況下,VOUT(圖1中示波器/ J502上的紅色曲線)保持在855-945mV範圍內。動態電流在接地的10mΩ電阻(圖1中的R500)上測量,是圖2中的綠色曲線。

圖 2:連接到示波器時,具有動態電流檢測的2A至61A的階躍負載和負載突降響應
觀察圖2中顯示Vout的兩條紅色曲線通道,在施加負載階躍時電壓輸出下降到861mV,然後在較高負載下穩定在889mV。移除(突降)相同增加的負載時,在穩定在900mV之前,電壓輸出達到峰值940mV。因此,電壓輸出保持在855-945mV限製內,測試“通過”。觀察顯示10mΩ電流檢測電阻上電壓的三條綠色曲線通道,動態負載從0A增加到593mV/10mΩ(或59A),然後回到0A。
斷開電流檢測探頭與示波器的連接,輸出端顯示不同的電壓波形。參見圖3。

圖 3:電流檢測與示波器斷開時,相同動態響應的VOUT
觀察圖3中顯示輸出電壓的兩條紅色曲線通道,在施加負載階躍時電壓輸出下降到863mV,然後在較高負載下穩定在896mV。移除(突降)相同增加的負載時,在穩定在900mV之前,電壓輸出達到峰值949mV。因此,輸出電壓高於945mV極限,測試“失敗”。
裝置外測試經驗
使用外接“負載slammer”進行測試,並嚐試監控主板上的輸出電壓和slammer上shang的de動dong態tai負fu載zai,動dong態tai響xiang應ying表biao現xian非fei常chang差cha。當dang從cong示shi波bo器qi中zhong移yi除chu電dian流liu檢jian測ce連lian接jie後hou,我wo看kan到dao了le良liang好hao的de動dong態tai響xiang應ying。在zai上shang述shu案an例li中zhong,電dian流liu檢jian測ce連lian接jie造zao成cheng了le虛xu假jia的de故gu障zhang。
如ru果guo要yao在zai同tong一yi示shi波bo器qi上shang監jian測ce電dian流liu和he電dian壓ya,則ze需xu要yao具ju有you完wan全quan隔ge離li輸shu入ru的de示shi波bo器qi或huo檢jian測ce電dian阻zu在zai電dian壓ya紋wen波bo監jian測ce器qi正zheng確que接jie地di的de動dong態tai負fu載zai。對dui於yu第di一yi個ge選xuan項xiang,您nin還hai需xu要yao兩liang組zu具ju有you良liang好hao輸shu入ru隔ge離li的de差cha分fen探tan頭tou。
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