電源是電子產(chǎn)品的核心部分，作為一個(gè)硬件工程師，當(dāng)電源完成設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)電源做負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)測(cè)試通常是重要的的測(cè)試環(huán)節(jié)。通常的電子負(fù)載都具有瞬態(tài)響應(yīng)測(cè)試功能。

政飛科技風(fēng)冷大功率電子負(fù)載

當(dāng)你手頭沒(méi)有電子負(fù)載時(shí)，可以自己自制一個(gè)簡(jiǎn)單的測(cè)試工具來(lái)測(cè)量電源的瞬態(tài)響應(yīng)功能。以下是測(cè)試方法。

負(fù)載瞬變測(cè)試工具的核心是單片機(jī)控制下的MOSFET功率開(kāi)關(guān)，它以一定的占空比工作在開(kāi)和關(guān)兩種狀態(tài)下，當(dāng)它與電源的輸出端連接在一起時(shí)， MOSFET開(kāi)關(guān)控制的負(fù)載電阻便時(shí)斷時(shí)續(xù)地接入電路中，因此而形成快速變化的負(fù)載脈沖。這種方法生成的負(fù)載階躍變化速度很快（約 500ns 上升/下降時(shí)間），可以用于任意輸出電壓電源的測(cè)試中。當(dāng)這樣的階躍負(fù)載被施加到電源輸出端以后，我們可以通過(guò)測(cè)量輸出電壓的波形，對(duì)控制回路的穩(wěn)定性進(jìn)行分析。

快速變化的負(fù)載階躍可在寬闊的頻率范圍內(nèi)對(duì)調(diào)節(jié)器的控制環(huán)路構(gòu)成沖擊，假如控制環(huán)路的穩(wěn)定性不足或是處于欠阻尼情況下，它的輸出電壓波形上就會(huì)出現(xiàn)振鈴信號(hào)。這種方法僅在連續(xù)導(dǎo)通模式（ CCM）下才是有效的， 因而測(cè)試過(guò)程中需要避免出現(xiàn)非連續(xù)導(dǎo)通模式（ PSM），即使是 PSM-CCM 的轉(zhuǎn)換過(guò)程也要避免，所以需要將靜態(tài)負(fù)載調(diào)節(jié)到使系統(tǒng)工作在 CCM 模式下。

下圖分別顯示了一個(gè)很差和一個(gè)很好的3.3V/3A 轉(zhuǎn)換器的負(fù)載階躍響應(yīng)的波形。在第1個(gè)圖的波形上，電源的輸出電壓在負(fù)載發(fā)生跳變后出現(xiàn)了嚴(yán)重的振蕩現(xiàn)象，這表示它的控制環(huán)路存在明顯的穩(wěn)定性問(wèn)題。在大多數(shù)情況下，這都是由于轉(zhuǎn)換器的環(huán)路補(bǔ)償設(shè)置與輸出電容的容量不匹配而造成的。

除了環(huán)路的穩(wěn)定性問(wèn)題以外， PCB 布局中的路徑電感、 電源輸入端的振蕩過(guò)程等也會(huì)造成類(lèi)似的的振鈴現(xiàn)象。如果我們使用快速負(fù)載瞬變測(cè)試工具來(lái)測(cè)試，這些問(wèn)題都可以很容易地被定位出來(lái)。

上圖是通過(guò)單片機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)MOSFET的,MOSFET 的柵極驅(qū)動(dòng)電路是按照開(kāi)關(guān)切換速度大約 為500ns 上升/下降時(shí)間設(shè)定的，減小或取消 C2 可以提高開(kāi)關(guān)速度。實(shí)際的負(fù)載電流變化速度還與測(cè)試工具和測(cè)試對(duì)象之間的連線電感的大小有關(guān)，當(dāng)測(cè)試電壓很低時(shí)（如<2V），是使用短而粗的導(dǎo)線來(lái)連接工具和測(cè)試對(duì)象。

JP1~JP7 為跳線器，用來(lái)選擇需要的脈沖負(fù)載電阻。

通過(guò)示波器可以測(cè)量出電流脈沖的上升和下降時(shí)間 。電路在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生寄生 自感 , 寄生自感是限制電流脈沖上升時(shí)間的主要因素，自感狀態(tài)的公式是：V/L=di/dt.這里V表示所加的電壓 , L表示電感值 , di/dt表示電流在每秒鐘 的變化率 。如果對(duì)電源的負(fù)載電流變化率要求越高的話 , 那么要求負(fù)載總的自感量越小 ，假定電源電壓為3.3V , 10A/ns的di/dt要求負(fù)載的總自感不超過(guò)0.33mH ,這么低的自感 , 要求選擇的負(fù)載電阻和合理的電路布局。負(fù)載電阻必須是金屬氧化物 、碳素薄膜或含其他碳素元件 。可以將多個(gè)負(fù)載電阻并聯(lián) , 將多個(gè)電阻并聯(lián)起來(lái)后自感平均到每個(gè)電阻上 , 從而使附加自感最小 , 同時(shí)它還降低了電流的上升時(shí)間 , 任何附加的自感都會(huì)導(dǎo)致振鈴 , 并且使示波器測(cè)量波形變得很困難。

我們可以通過(guò)單片機(jī)來(lái)調(diào)節(jié)輸出PWM的頻率和占空比，通過(guò)調(diào)節(jié)這些參數(shù)來(lái)測(cè)試電源的響應(yīng)能力、當(dāng)然我們也可以使用NE555來(lái)代替單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)同樣的功能。

文章出處：【微信公眾號(hào)：硬件攻城獅】

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