《電子技術應用》
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電源測試:穩(wěn)定性測量
摘要: 此前,我已經(jīng)發(fā)表了有關如何測試電源設計的三篇文章中的前兩篇,即效率測量(第1篇)和噪聲測量(第2篇)。文章主要涵蓋各種噪聲源以及如何使用示波器正確測量噪聲。
Abstract:
Key words :

此前,我已經(jīng)發(fā)表了有關如何測試電源設計的三篇文章中的前兩篇,即效率測量(第 1 篇)和噪聲測量(第 2 篇)。文章主要涵蓋各種噪聲源以及如何使用示波器正確測量噪聲。此外,我還討論了由線路及負載瞬態(tài)產(chǎn)生的輸出錯誤問題。

今天,我要談談電源測試的第三個也是最后一個指標:穩(wěn)定性測量。

電源屬于閉環(huán)放大器,負責吸收電能并將其轉換成具有特定穩(wěn)壓和/或電流的另一種電能形式。電源的穩(wěn)壓原理是傳感輸出并將輸出的一部分與參考電壓相比較。將傳感信號與參考信號的差值進行放大,然后用于控制穩(wěn)壓器的功率級,以保持電壓(或電流)恒定。(1)。

電源采用從輸出回到誤差放大器的負反饋確保其在各種工作條件下(負載變化、溫度變化以及輸入電壓變化等)的正確穩(wěn)壓。與任何穩(wěn)定閉環(huán)系統(tǒng)一樣,電源也必須確保在工作頻率或風險振蕩和/或其它不適應特性下閉環(huán)增益小于 1。電源負反饋條件必須與輸入完全呈異相性或者構建小于 1 的增益,才能確保正確的工作。

典型的穩(wěn)壓器 IC 可在設備內(nèi)提供必要的相位裕度,以確保穩(wěn)定的工作。與所有工程師一樣,IC 設計人員也需要進行工作極限假設,并經(jīng)常提供用于調整內(nèi)部相位延遲的控制機制,才能適應各種負載極限。可設計一款穩(wěn)壓器來提供具有額定輸出阻抗的 90 度相位裕度。但如果該阻抗電容性比預期的要強,相位延遲就可能增加到與內(nèi)部反饋點相同的相位點(也是從電源輸出返回的相位點)。這種相位反轉會產(chǎn)生增益大于 1 的正反饋(振蕩器公式)。我們都很清楚這在穩(wěn)壓器電路中是不合適的。

許多穩(wěn)壓器都提供用于調整內(nèi)部相位延遲的機制,通常通過具有幾個無源組件的外部補償網(wǎng)絡來實現(xiàn)。但在某些情況下,穩(wěn)壓器并不提供這種機制,必須在特定工作極限內(nèi)使用(各種負載極限下的最小/最大輸出阻抗)。無論哪種情況,都必須對電路進行正確分析,才能確定是否有必要進行設計調整。雖然可對環(huán)路特性進行仿真,但卻很難實現(xiàn)對 PCB 與連接器阻抗等實際系統(tǒng)級特性進行精確建模,尤其是使用較低成本的仿真工具。因此必須進行實際穩(wěn)定性測量,才能了解環(huán)路的實際穩(wěn)定性。

誠然,我已經(jīng)了解了系統(tǒng)投入生產(chǎn)的許多情況,其在生產(chǎn)后期因環(huán)境變化和/或工作極限條件而變得不穩(wěn)定。在這些情況下,原型設計可能運行良好,但電源內(nèi)的相位和增益裕度卻沒在原型測試中得到測試。如果設計人員能夠對電源的穩(wěn)定性進行測試,就可在其造成更大生產(chǎn)成本問題之前找到并糾正該問題。

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