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[導(dǎo)讀] 一提到電源測(cè)試,我們首先想到的是紋波測(cè)試、過(guò)載測(cè)試、動(dòng)態(tài)斜率。對(duì)于直流電源,用于評(píng)價(jià)直流純凈度的最好的測(cè)試方法就是紋波測(cè)試。對(duì)于過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)溫,我們會(huì)進(jìn)行過(guò)載測(cè)試。動(dòng)態(tài)斜率是做電源響應(yīng)速

一提到電源測(cè)試,我們首先想到的是紋波測(cè)試、過(guò)載測(cè)試、動(dòng)態(tài)斜率。對(duì)于直流電源,用于評(píng)價(jià)直流純凈度的最好的測(cè)試方法就是紋波測(cè)試。對(duì)于過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)溫,我們會(huì)進(jìn)行過(guò)載測(cè)試。動(dòng)態(tài)斜率是做電源響應(yīng)速度測(cè)試時(shí)的參數(shù)。
問(wèn)題之一:紋波測(cè)試
電壓的波動(dòng)一般分為兩種:紋波和噪聲,一般來(lái)說(shuō)把低于500KHz頻率的波動(dòng)稱為紋波,高于20MHz頻率的一般不測(cè)試(屬于干擾范疇)。 1、示波器帶寬限制到20M,這個(gè)是必須的。耦合方式:交流耦合 2、示波器必須是浮地測(cè)試,也就是說(shuō)示波器的供電三角插頭的地線必須去掉,不與插板的地線相接。這個(gè)要特別小心,特別是電源電壓較高的時(shí)候。 3、 探頭使用X1的檔位,您可以檢查您測(cè)試時(shí)候的探頭設(shè)置。哪怕電源輸出電壓較高。 4、探頭使用近地端,而不是標(biāo)配的帶夾子的那根。一般從探頭的近地端引出一個(gè)不超過(guò)2CM的線進(jìn)行測(cè)試。 5、必要的時(shí)候在探頭的兩端并聯(lián)電阻和電容,用于濾除高頻信號(hào)。
怎么解決紋波過(guò)大? 6、調(diào)整LC濾波電路,增加開(kāi)關(guān)頻率。缺點(diǎn):L不可能很大,C達(dá)到一定程度會(huì)濾波改善效果變差,開(kāi)關(guān)頻率高會(huì)增加開(kāi)關(guān)損耗,降低轉(zhuǎn)換效率。 7、增加二級(jí)濾波LC。優(yōu)點(diǎn),可以根據(jù)頻率針對(duì)性的選擇,濾波效果好。缺點(diǎn):電壓反饋點(diǎn)的選擇,要靠后。并且引入一個(gè)新的LC電路會(huì)影響電源的系統(tǒng)穩(wěn)定性。 8、增加LDO濾波,效果好,成本高,轉(zhuǎn)換效率降低。 9、最簡(jiǎn)單有效的方法:二極管并聯(lián)電容,或者并聯(lián)阻容,或者串聯(lián)電感。
問(wèn)題之二:過(guò)載測(cè)試
電源作為電子產(chǎn)品或者電池的供電設(shè)備,除了性能要滿足供電產(chǎn)品的要求外,其自身的保護(hù)措施也非常重要。如過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)溫保護(hù)等,本次以恒壓源的過(guò)流保護(hù)為例進(jìn)行介紹。
圖1:過(guò)流保護(hù)中的關(guān)系圖

首先,過(guò)流保護(hù),不僅要測(cè)試過(guò)流保護(hù)點(diǎn),還要測(cè)試過(guò)流保護(hù)時(shí)間和保護(hù)穩(wěn)定性。 過(guò)流保護(hù)點(diǎn)測(cè)試,也就是OCP(over current protection)測(cè)試。根據(jù)保護(hù)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系統(tǒng)會(huì)分多個(gè)階段,就不在這里討論了。對(duì)于保護(hù)方式1,OCP點(diǎn)一般為額定值的110%到130%。
圖2:過(guò)流測(cè)試的數(shù)據(jù)

以前,是手工去調(diào)整電流的大小,人工觀察現(xiàn)象。但是手和眼睛的反應(yīng)速度等因素導(dǎo)致要進(jìn)行多次測(cè)量才能確定。費(fèi)思負(fù)載機(jī)器本身自帶OCP功能。 費(fèi)思負(fù)載的OCP功能有兩種方式:步進(jìn)式(FT6300/FT6800)和分步式(FT66100)。 步進(jìn)式(FT6300/FT6800)可以設(shè)置起始電流,步進(jìn)電流,步進(jìn)時(shí)間,觸發(fā)電壓(電壓降幅)。負(fù)載會(huì)根據(jù)設(shè)定自動(dòng)掃描,自動(dòng)停止,記錄測(cè)試結(jié)果的最大電流點(diǎn),整個(gè)測(cè)試的最大功率點(diǎn)。
分步式(FT6800),可以設(shè)置起始電流,終止電流,步驟數(shù),觸發(fā)電壓。并且還可以設(shè)定判斷上下限,方便生產(chǎn)調(diào)試,負(fù)載會(huì)自動(dòng)掃描測(cè)試。當(dāng)然,也可以配合負(fù)載軟件進(jìn)行測(cè)試。負(fù)載軟件不僅支持OCP,還支持OVP/OPP測(cè)試,并且可以進(jìn)行U/I曲線掃描。 過(guò)流保護(hù)時(shí)間測(cè)試:使用費(fèi)思負(fù)載動(dòng)態(tài)模式的脈沖模式,來(lái)對(duì)電源或者電池的保護(hù)時(shí)間進(jìn)行測(cè)試。時(shí)間分辨率1uS。如果不想用脈沖模式,也可以使用連續(xù)模式來(lái)進(jìn)行測(cè)試,但是沒(méi)有脈沖模式好用。

圖3:動(dòng)態(tài)模式

保護(hù)穩(wěn)定性測(cè)試,當(dāng)然是配合軟件使用軟件的動(dòng)態(tài)模式,或者序列模式進(jìn)行測(cè)試。動(dòng)態(tài)模式如上圖,序列模式如下圖。

圖4:序列模式

生產(chǎn)線測(cè)試過(guò)流保護(hù):生產(chǎn)線測(cè)試過(guò)流保護(hù)就不用這么麻煩了。使用費(fèi)思負(fù)載的自動(dòng)測(cè)試功能,把過(guò)流保護(hù)分成兩步測(cè)試,下限值,電源不保護(hù),上限值,電源必須保護(hù)。這個(gè)邏輯判斷即可。
問(wèn)題之三:動(dòng)態(tài)斜率
斜率本身定義為曲線的切線。也就是說(shuō),是指負(fù)載兩個(gè)狀態(tài)切換時(shí)變化的最大速度。但是在波形測(cè)量中,測(cè)試某個(gè)點(diǎn)的斜率是不容易實(shí)現(xiàn)的,所以,示波器等波形測(cè)量?jī)x器、信號(hào)發(fā)生器等信號(hào)發(fā)生裝置把斜率的測(cè)量定義為10%到90%的變化值除以變化時(shí)間。稍高端示波器會(huì)自動(dòng)幫您進(jìn)行卡位和測(cè)量。 如圖所示:
圖5:示波器的斜率測(cè)量

斜率的誤差:示波器的帶寬的定義,比如100M,就是示波器會(huì)對(duì)于高于100M的信號(hào)的幅值有超過(guò)3dB的衰減。探頭等的帶寬定義也是如此。所以一般測(cè)量,對(duì)于幅值,斜率的測(cè)量,3dB的誤差實(shí)在允許范圍內(nèi)的。對(duì)頻率,時(shí)間的精度要求較高。如果對(duì)波形的控制沒(méi)有精確度標(biāo)注的情況下,一般默認(rèn)為±3dB,也就是±30%左右。
斜率的控制:電子負(fù)載的工作原理,是由DAC的電壓信號(hào)來(lái)線性控制MOS的導(dǎo)通性能(這個(gè)工作方式與開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)型控制不同,負(fù)載使用的是線性MOS)。一般負(fù)載包括臺(tái)灣的兩個(gè)廠家,為了節(jié)省成本,會(huì)設(shè)計(jì)成幾個(gè)固定的電阻電容回路來(lái)模擬控制斜率。這樣會(huì)導(dǎo)致負(fù)載只能夠?qū)崿F(xiàn)幾個(gè)固定的斜率,一般為4個(gè)。雖然可以設(shè)定,但是在很大的設(shè)定范圍段內(nèi),無(wú)論怎么設(shè)定,斜率就是那個(gè)斜率,沒(méi)有大的變化。有興趣的朋友,可以試驗(yàn)一下。
費(fèi)思負(fù)載的斜率控制是由專門(mén)的斜率控制DAC進(jìn)行控制的,所以保證了負(fù)載斜率是真正可以控制的。既保證了正常帶載的精確度,又保證了斜率的連續(xù)可調(diào)。使負(fù)載更接近于實(shí)際帶載波形,模擬實(shí)際狀態(tài)測(cè)試電源的參數(shù)。
另外,費(fèi)思的FT6300A和FT6800系列的電子負(fù)載的動(dòng)態(tài)分為3種方式:連續(xù),脈沖和翻轉(zhuǎn)。連續(xù)就是普通的動(dòng)態(tài),脈沖和翻轉(zhuǎn)是可以外控式的測(cè)試。特別是脈沖,費(fèi)思負(fù)載的脈沖時(shí)間分辨率為1uS,可以幫助精準(zhǔn)測(cè)試保護(hù)時(shí)間,比如電池保護(hù)板的雙極和多級(jí)的不同的保護(hù)時(shí)間。
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