簡單地說,瞬態(tài)恢復時間是施加負載后電源恢復到設(shè)定電平所需的時間長度,。不設(shè)計電源的人一般會想當然,,我們在工作中不管用的是哪種電路,可能只有在電源性能劣化到影響工作時才會注意到它,。電源和人有點兒像,,如果你問的問題比他知道的多,那么他可能會達不到你的預(yù)期,。
我們用一個類比來幫助說明考慮電源壓力的重要性,。如果有人投給你一個棒球,告訴你抓住時球要保持在同一高度,,前探或后縮幾英寸(或幾厘米),,在一秒內(nèi)完成。棒球(負載)相對較輕,,在抓住它時,,您的手幾乎不會移動。(當然前提是你要有一個精準的投手,。)
現(xiàn)在想象一下,,有人投給你一個保齡球,對你的反應(yīng)提出同樣的限制,。你的手不僅要移動,,你的身體也要移動進行配合助力,因為重量變了,。球是否導致你保持的高度相對于目標高度發(fā)生變化,?變化量有多大?你完全抓住并握緊球了嗎,?如果不能保持在一定的高度容限內(nèi),,你能在允許的1秒間隔內(nèi)穩(wěn)定高度嗎?很明顯,,這個挑戰(zhàn)要大得多(除非你是一名NFL前鋒),。類似的,如果電源上放置的負載超過其處理能力,,那么它會很難滿足你的要求,。
那么怎樣才知道自己跑得遠不遠呢,?這時使用DMM全面表征瞬態(tài)恢復特點就成了關(guān)鍵。
在深入具體細節(jié)前,,我們先討論一下開關(guān)頻率,,因為這有助于確定你選擇哪種儀器來評估有問題的行為。盡管線性電源和開關(guān)式電源都受到瞬態(tài)恢復時間指標影響,,但開關(guān)式電源以預(yù)定頻率工作,,自然有更多的噪聲,信號活動要更雜散,。開關(guān)式電源使用的頻率范圍一般為10 kHz ~ 1 MHz,。由于示波器的采樣率高,提供了優(yōu)秀的可視工具,,因此示波器特別適合評估瞬態(tài)恢復時間,,其中使用電平觸發(fā)捕獲事件,使用屏幕光標進行數(shù)學和測量分析,。
你可能還會考慮擁有高速采樣功能的數(shù)字萬用表,工作臺上可能已經(jīng)有這種儀器,。某些DMM型號很多年前就能夠采樣高達50 kHz,,較新的型號則能夠支持高達1 MHz。隨著速度而來的是有更多的高速采樣機會,,因為其測量靈敏度要高于大多數(shù)示波器,。
為說明怎樣測量瞬態(tài)恢復時間,我們使用德儀公司生產(chǎn)的LM25088MH-1EVL評測電路板,,其能夠從高達36V的輸入電源提供5V電壓及高達7A電流,。在略加改動后,我們把它重新配置成以25 kHz頻率開關(guān),。我們使用Keithley 2230A-30-3三通道DC電源其中兩條通道,,提供10V輸入信號(最高6A 電流)為評測電路板供電。我們還使用Keithley 2380-500-15電子負載吸收一定量的電流,。在這種情況下,,我們想把LM25088MH推到其7A極限,看它如何反應(yīng),。我們使用DMM6500,,先評估電子負載吸收大電流時的電壓響應(yīng),然后再查看電流響應(yīng),。
為評估瞬態(tài)恢復電壓,,我們把儀器連接如下:
在把2230A電源設(shè)置成在兩條輸出通道上輸出10V @ 3A (以確保為電源轉(zhuǎn)換提供足夠的電流)后,我們把2380電子負載設(shè)置成吸收7A的恒定電流,。我們打開2230A的輸出,,同時關(guān)閉2380,。我們把DMM6500配置成數(shù)字化電壓,把采樣率設(shè)置成1 MS/s,,數(shù)量為10k讀數(shù),,然后輕觸Set Up Trigger按鈕,出現(xiàn)波形捕獲選項,,從Source Event選項中選擇Analog Edge,。
由于我們預(yù)計在應(yīng)用負載時電壓會有一定下降,所以我們把電平設(shè)置成4.925 V,,斜率設(shè)置成下降沿,。選擇之后,我們可以使用Position選項在圖表上調(diào)節(jié)波形的水平表示,。為啟動DMM6500開始監(jiān)測事件,,我們輕觸屏幕左上角的CONT信號器,這時會出現(xiàn)一個下拉菜單,,其中有多個觸發(fā)選面,,選擇Initiate Trigger Model。
最后,,我們打開2380電子負載,,應(yīng)用有效步進功能,吸收7A電流,。DMM6500將捕獲采樣的波形,,顯示在Graph圖表一欄中。這會顯示對LM25088MH開關(guān)式電源的輸出應(yīng)用負載時的瞬態(tài)響應(yīng),。輕觸DMM6500屏幕,,放大感興趣的區(qū)域,可以進一步進行評估,,打開光標,,得到信號電平(y軸信息)隨時間(x軸信息)變化指標。我們可以看到,,開關(guān)式電源在大約1.5毫秒后穩(wěn)定,。更有意思的是應(yīng)用負載后產(chǎn)生大的暫降,驅(qū)動輸出電壓最低達到3.466 V,。
與應(yīng)用負載時的瞬態(tài)恢復同樣重要的,,是在移除相同的負載時會發(fā)生什么情況。為捕獲這種情況,,我們輕觸DMM6500上的Trigger標簽,,把電平變成5.1 V,斜率變成Rising上升沿??梢韵裰耙粯樱ㄊ褂孟吕藛芜x項),,或按儀器前面板DMM顯示屏左面的TRIGGER鍵,觸發(fā)DMM,。然后關(guān)閉2380電子負載,,可以在DMM6500圖表上看到開關(guān)式電源的恢復波形。
我們不用在顯示屏上同時啟用水平光標和垂直光標,,而是只使用垂直光標,,滑動屏幕底部的信息條,出現(xiàn)VCursor Stats,。這會提供兩個豎條之間數(shù)據(jù)點的基本統(tǒng)計信息,。因此,我們不需啟用和調(diào)節(jié)水平光標,,就可以確定移除負載時開關(guān)式電源的峰值是6.953 V,。我們可以把右手光標設(shè)置到輸出變平坦前小的暫降發(fā)生的地方,發(fā)現(xiàn)恢復響應(yīng)時間大約是125毫秒,。我們也可以放大峰值點區(qū)域,,更好地查看電壓信號的行為方式。
現(xiàn)在我們把注意力轉(zhuǎn)向電流信號,,使用同一條電路,,但DMM6500與2380電子負載串聯(lián)。注意記錄,,因為我們處理的是很大的電流(7 A),,我們需要使用DMM背面提供的10 A電流輸入連接,。
觸發(fā)選項設(shè)置與之前類似,,但現(xiàn)在我們在預(yù)計的7 A信號的中點觸發(fā),斜率仍設(shè)置成Rising上升沿,。
我們再次觸發(fā)DMM6500(通過下拉菜單),,然后打開2380電子負載 – DMM對波形事件的響應(yīng)沒問題。在移除負載時重復這個過程,,我們也使用屏幕光標迅速分析數(shù)據(jù),,顯示電流暫降到-2.5 A。
盡管我們的注意力一直放在高功率波形捕獲上,,但我們?nèi)砸⒁鈹?shù)字萬用表提供的電流靈敏度優(yōu)勢,。當前設(shè)計的許多器件都必須盡可能節(jié)能,以延長電池續(xù)航時間,。LM25088MH評測電路板的這條開關(guān)電路可以集成到低功率無線設(shè)計中,,在跳變到不同狀態(tài)(睡眠、待機、傳感,、處理等)時,,必須評估各個元件吸收的弱電流。捕獲低電流波形事件的過程與上面列出的過程相同,,但更低的范圍使得用戶可以監(jiān)測弱電流,。例如,如果我們把負載設(shè)置成5 mA,,使用DMM6500上的10 mA量程,,那么我們可以查看微安級讀數(shù)。
希望這篇筆記能夠讓你了解瞬態(tài)恢復測量,,并感受吉時利的部分產(chǎn)品,。吉時利擁有500多種產(chǎn)品,可以用來提供,、測量,、連接、控制或傳送直流(DC)或脈沖式電信號,。