如何合理的測(cè)試DCDC電源第四部分，測(cè)試噪聲和瞬態(tài)性能

如何正確測(cè)試 DC/DC 電源以確保其在各種工作條件下可靠工作。該系列旨在讓設(shè)計(jì)工程師充分了解驗(yàn)證可靠電源設(shè)計(jì)所需的部分測(cè)試，但不一定是全部測(cè)試。我們將討論如何測(cè)量開(kāi)關(guān)電源中的各種噪聲源和輸出電壓誤差。我們還討論了良好的示波器探測(cè)技術(shù)，以幫助確保準(zhǔn)確的測(cè)量。

測(cè)量噪聲的良好探測(cè)技術(shù)

使用示波器測(cè)量噪聲時(shí)，請(qǐng)注意確保您看到的實(shí)際上是來(lái)自電路的噪聲，而不是耦合到示波器探頭的噪聲。要進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，請(qǐng)使用無(wú)源探頭可用的最短接地線，或使用帶探針的有源/差分探頭。有源探頭通?？商峁┳罴呀Y(jié)果，但許多探頭的電壓限值低于您可能正在測(cè)量的電壓。此外，一些有源探頭的交流耦合能力有限，導(dǎo)致測(cè)量噪聲時(shí)遇到困難。在嘗試將其用于電源測(cè)試之前，請(qǐng)參閱特定有源探頭的操作手冊(cè)。

噪音

電源噪聲可能由許多不同的來(lái)源產(chǎn)生。與任何放大器一樣，所有電源都會(huì)產(chǎn)生低水平的噪聲，例如熱噪聲，而開(kāi)關(guān)模式電源會(huì)因其固有的開(kāi)關(guān)而產(chǎn)生噪聲。雖然線性穩(wěn)壓器也會(huì)產(chǎn)生噪聲，但此處不討論該主題。

為獲得最佳結(jié)果，請(qǐng)使用具有適當(dāng)帶寬和采樣率的示波器。如前所述，確保使用良好的無(wú)源或有源探頭進(jìn)行這些測(cè)量。否則，可能會(huì)拾取環(huán)境噪聲并導(dǎo)致錯(cuò)誤讀數(shù)。如果使用無(wú)源探頭，則需要短接地彈簧或接地短線。將其直接放置在輸出電容上。小心避免將探頭或探頭接地線放置在任何電感器或變壓器附近，因?yàn)檫@可能會(huì)導(dǎo)致磁耦合到探頭中，再次導(dǎo)致錯(cuò)誤讀數(shù)?；鹃_(kāi)關(guān)模式電源噪聲可分為兩種不同類型：紋波和瞬態(tài)開(kāi)關(guān)噪聲。

測(cè)量負(fù)載瞬態(tài)性能

負(fù)載瞬變是電壓下降和/或過(guò)沖，當(dāng)負(fù)載電流在其輸出上發(fā)生瞬時(shí)變化時(shí)，會(huì)在電源輸出上發(fā)生。

瞬態(tài)幅度是許多變量的函數(shù)，包括調(diào)節(jié)電路。實(shí)際負(fù)載電流變化和變化率對(duì)瞬態(tài)的幅度有顯著影響。為了進(jìn)行正確的測(cè)試，必須定義最壞情況下的負(fù)載階躍和壓擺率。

1. 在將直流電源連接到電源電路之前，請(qǐng)?jiān)O(shè)置正確的輸入電壓并驗(yàn)證極性是否正確。

2. 將動(dòng)態(tài)負(fù)載連接到電源輸出。設(shè)置電子負(fù)載以提供最大輸出電流的 10% 至 90% 的開(kāi)關(guān)負(fù)載(或確定為特定系統(tǒng)的實(shí)際限制的預(yù)定水平)。將開(kāi)關(guān)占空比設(shè)置為 50%，將開(kāi)關(guān)頻率設(shè)置為幾百赫茲。根據(jù)被驅(qū)動(dòng)的負(fù)載或系統(tǒng)規(guī)范設(shè)置電子負(fù)載的轉(zhuǎn)換速率。

3. 使用非常短的接地彈簧或?qū)Ь€接地短截線將示波器連接到輸出電容器上。將示波器設(shè)置為具有適當(dāng)偏移的交流耦合或直流耦合。使用正常觸發(fā)模式，在示波器上設(shè)置帶寬限制，以幫助提供更清晰的波形，從而更輕松地進(jìn)行測(cè)量。

4. 將電源連接到輸入。

5. 加電，調(diào)整示波器的垂直增益以測(cè)量正負(fù)瞬態(tài)尖峰。在正常觸發(fā)模式下，設(shè)置一個(gè)正斜率來(lái)捕獲過(guò)沖(當(dāng)負(fù)載降低時(shí))。設(shè)置一個(gè)負(fù)斜率觸發(fā)來(lái)測(cè)量下沖和下降(當(dāng)負(fù)載增加時(shí))。

6. 注意峰值電壓和恢復(fù)到標(biāo)稱輸出電壓 10% 以內(nèi)所需的時(shí)間。注意：雖然沒(méi)有必要，但如果提供的話，從電子負(fù)載的觸發(fā)輸出觸發(fā)示波器可能會(huì)很有用。

測(cè)量線路瞬態(tài)性能

線路瞬變是當(dāng)輸入電壓發(fā)生瞬時(shí)變化時(shí)電源輸出上發(fā)生的下降和/或過(guò)沖。瞬態(tài)幅度是包括調(diào)節(jié)電路在內(nèi)的許多變量的函數(shù)。實(shí)際線電壓變化和變化率對(duì)瞬態(tài)的幅度有顯著影響。為了進(jìn)行正確的測(cè)試，必須定義最壞情況下的線路電壓階躍和壓擺率。

1. 將動(dòng)態(tài)負(fù)載連接到輸出線。將電子負(fù)載設(shè)置為預(yù)期的最大輸出電流。

2. 將直流電源設(shè)置為在預(yù)期的最小和最大輸入電壓之間切換(手動(dòng)或自動(dòng)，如果電源有能力)。

3. 將電源連接到輸入。

4. 使用非常短的接地彈簧或短線將示波器連接到輸出電容器上。將示波器設(shè)置為具有正常觸發(fā)的交流耦合(或具有適當(dāng)偏移電壓的直流耦合)?？梢栽谑静ㄆ魃蠁⒂脦捪拗疲詭椭峁└逦牟ㄐ?，從而使測(cè)量更容易。

5. 通電，調(diào)整示波器的垂直增益并測(cè)量正負(fù)瞬態(tài)尖峰。將示波器設(shè)置為正常觸發(fā)模式，正斜率用于捕獲過(guò)沖，設(shè)置為負(fù)斜率以測(cè)量下沖和下降。

注意峰值電壓和恢復(fù)到標(biāo)稱輸出電壓 10% 以內(nèi)所需的時(shí)間。