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[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(tài)斜率。對于直流電源,用于評價直流純凈度的最好的測試方法就是紋波測試。對于過壓、過流、過溫,我們會進行過載測試。動態(tài)斜率是做電源響應速

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(tài)斜率。對于直流電源,用于評價直流純凈度的最好的測試方法就是紋波測試。對于過壓、過流、過溫,我們會進行過載測試。動態(tài)斜率是做電源響應速度測試時的參數(shù)。
問題之一:紋波測試
電壓的波動一般分為兩種:紋波和噪聲,一般來說把低于500KHz頻率的波動稱為紋波,高于20MHz頻率的一般不測試(屬于干擾范疇)。 1、示波器帶寬限制到20M,這個是必須的。耦合方式:交流耦合 2、示波器必須是浮地測試,也就是說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。這個要特別小心,特別是電源電壓較高的時候。 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并聯(lián)電阻和電容,用于濾除高頻信號。
怎么解決紋波過大? 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(yōu)點,可以根據(jù)頻率針對性的選擇,濾波效果好。缺點:電壓反饋點的選擇,要靠后。并且引入一個新的LC電路會影響電源的系統(tǒng)穩(wěn)定性。 8、增加LDO濾波,效果好,成本高,轉換效率降低。 9、最簡單有效的方法:二極管并聯(lián)電容,或者并聯(lián)阻容,或者串聯(lián)電感。
問題之二:過載測試
電源作為電子產(chǎn)品或者電池的供電設備,除了性能要滿足供電產(chǎn)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:過流保護中的關系圖

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(wěn)定性。 過流保護點測試,也就是OCP(over current protection)測試。根據(jù)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系統(tǒng)會分多個階段,就不在這里討論了。對于保護方式1,OCP點一般為額定值的110%到130%。
圖2:過流測試的數(shù)據(jù)

以前,是手工去調整電流的大小,人工觀察現(xiàn)象。但是手和眼睛的反應速度等因素導致要進行多次測量才能確定。費思負載機器本身自帶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(fā)電壓(電壓降幅)。負載會根據(jù)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),可以設置起始電流,終止電流,步驟數(shù),觸發(fā)電壓。并且還可以設定判斷上下限,方便生產(chǎn)調試,負載會自動掃描測試。當然,也可以配合負載軟件進行測試。負載軟件不僅支持OCP,還支持OVP/OPP測試,并且可以進行U/I曲線掃描。 過流保護時間測試:使用費思負載動態(tài)模式的脈沖模式,來對電源或者電池的保護時間進行測試。時間分辨率1uS。如果不想用脈沖模式,也可以使用連續(xù)模式來進行測試,但是沒有脈沖模式好用。

圖3:動態(tài)模式

保護穩(wěn)定性測試,當然是配合軟件使用軟件的動態(tài)模式,或者序列模式進行測試。動態(tài)模式如上圖,序列模式如下圖。

圖4:序列模式

生產(chǎn)線測試過流保護:生產(chǎn)線測試過流保護就不用這么麻煩了。使用費思負載的自動測試功能,把過流保護分成兩步測試,下限值,電源不保護,上限值,電源必須保護。這個邏輯判斷即可。
問題之三:動態(tài)斜率
斜率本身定義為曲線的切線。也就是說,是指負載兩個狀態(tài)切換時變化的最大速度。但是在波形測量中,測試某個點的斜率是不容易實現(xiàn)的,所以,示波器等波形測量儀器、信號發(fā)生器等信號發(fā)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,就是示波器會對于高于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,對于幅值,斜率的測量,3dB的誤差實在允許范圍內的。對頻率,時間的精度要求較高。如果對波形的控制沒有精確度標注的情況下,一般默認為±3dB,也就是±30%左右。
斜率的控制:電子負載的工作原理,是由DAC的電壓信號來線性控制MOS的導通性能(這個工作方式與開關電源的開關型控制不同,負載使用的是線性MOS)。一般負載包括臺灣的兩個廠家,為了節(jié)省成本,會設計成幾個固定的電阻電容回路來模擬控制斜率。這樣會導致負載只能夠實現(xiàn)幾個固定的斜率,一般為4個。雖然可以設定,但是在很大的設定范圍段內,無論怎么設定,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。
費思負載的斜率控制是由專門的斜率控制DAC進行控制的,所以保證了負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。使負載更接近于實際帶載波形,模擬實際狀態(tài)測試電源的參數(shù)。
另外,費思的FT6300A和FT6800系列的電子負載的動態(tài)分為3種方式:連續(xù),脈沖和翻轉。連續(xù)就是普通的動態(tài),脈沖和翻轉是可以外控式的測試。特別是脈沖,費思負載的脈沖時間分辨率為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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