以高轉換速率進行負載瞬態測試
發布時間:2017-11-24 來源:Robert Taylor 責任編輯:wenwei
【導讀】微處理器和專用集成電路 (ASIC) 需(xu)要(yao)低(di)電(dian)壓(ya)和(he)大(da)電(dian)流(liu)電(dian)源(yuan)。測(ce)試(shi)這(zhe)些(xie)電(dian)源(yuan)對(dui)設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)來(lai)說(shuo)可(ke)能(neng)是(shi)一(yi)個(ge)挑(tiao)戰(zhan),並(bing)且(qie)可(ke)能(neng)難(nan)以(yi)確(que)認(ren)是(shi)否(fou)符(fu)合(he)規(gui)範(fan)。本(ben)設(she)計(ji)實(shi)例(li)將(jiang)討(tao)論(lun)負(fu)載(zai)瞬(shun)態(tai)測(ce)試(shi)的(de)一(yi)些(xie)細(xi)節(jie),以(yi)及(ji)簡(jian)化(hua)在(zai)苛(ke)刻(ke)條(tiao)件(jian)下(xia)進(jin)行(xing)測(ce)試(shi)的(de)一(yi)些(xie)方(fang)法(fa)。
微處理器和專用集成電路(ASIC)需要低電壓、dadianliudianyuan。zhexiedianyuantongchangduishuchudianyapianchayoufeichangyangedeyaoqiu,youqishiduifuzaishuntaishijian。duishejirenyuaneryan,ceshizhexiedianyuankenenghuimianlinxuduotiaozhan,bingqienanyiquerenshifoufuhetedingguige。
本文將解答負載瞬態測試的相關問題,並介紹可在苛刻條件下簡化測試的一些方法。
為了正確設計電源,您首先需要了解所有的瞬態參數,以及它們如何應用於測試。常見的瞬態參數包括:
- 負載階躍的大小(以安培為單位或以滿載的百分比表示)
- 瞬態事件中的最小負載(有時為零)
- 負載階躍的轉換速率(通常以安培每微秒為單位)
- 階躍兩極允許的最大電壓偏差
- 預計恢複時間
圖1舉例說明了這些規格通常是如何被定義的。

圖1:負載瞬態測量的圖形描述。
了解所有參數之後,便可嚐試設計滿足要求的電源了。然而,按上述要求測試成為一大挑戰。輸出電壓為1V,負載階躍為100A,轉換速率為1000A/μs的(de)要(yao)求(qiu)並(bing)不(bu)常(chang)見(jian)。在(zai)大(da)多(duo)數(shu)測(ce)試(shi)情(qing)況(kuang)下(xia),限(xian)製(zhi)因(yin)素(su)是(shi)被(bei)測(ce)電(dian)源(yuan)和(he)負(fu)載(zai)之(zhi)間(jian)的(de)電(dian)感(gan)。在(zai)實(shi)際(ji)係(xi)統(tong)中(zhong),電(dian)源(yuan)往(wang)往(wang)正(zheng)好(hao)靠(kao)近(jin)其(qi)供(gong)電(dian)的(de)負(fu)載(zai),從(cong)而(er)使(shi)寄(ji)生(sheng)電(dian)感(gan)最(zui)小(xiao)化(hua)。
您可以使用多種方法來測試選定電源的負載瞬態響應,但是每種方法各有利弊。這裏我將比較以下選項:外部電子負載、外部瞬態板、場效應晶體管(FET)Slammer、板載瞬態發生器和基於插座的瞬態測試儀。
外wai部bu電dian子zi負fu載zai可ke能neng是shi測ce試shi瞬shun態tai響xiang應ying最zui常chang用yong和he最zui便bian捷jie的de方fang法fa。大da多duo數shu負fu載zai具ju有you使shi您nin能neng夠gou輕qing鬆song設she置zhi電dian流liu等deng級ji和he轉zhuan換huan時shi間jian的de模mo式shi。由you於yu外wai部bu接jie線xian或huo實shi際ji負fu載zai限xian製zhi,其qi主zhu要yao缺que點dian是shi轉zhuan換huan速su率lv有you所suo限xian製zhi。
外部瞬態板通常可以在轉換速率方麵獲得更好的結果,但這會降低一定的靈活性。根據設計的不同,負載瞬態板可能受限於最大電流、散熱或轉換速率。由於瞬態板屬於外部連接,接線通常是轉換速率限製的瓶頸。此外,還需要為每個測試電源調整或配置電路板。
FET slammer是(shi)獲(huo)得(de)高(gao)速(su)瞬(shun)態(tai)結(jie)果(guo)的(de)一(yi)種(zhong)快(kuai)速(su)且(qie)簡(jian)單(dan)的(de)方(fang)法(fa)。通(tong)過(guo)電(dian)阻(zu)器(qi)或(huo)直(zhi)接(jie)穿(chuan)過(guo)電(dian)源(yuan)的(de)輸(shu)出(chu)端(duan)將(jiang)金(jin)屬(shu)氧(yang)化(hua)物(wu)半(ban)導(dao)體(ti)場(chang)效(xiao)應(ying)晶(jing)體(ti)管(guan)從(cong)漏(lou)極(ji)連(lian)接(jie)到(dao)源(yuan)極(ji),函(han)數(shu)發(fa)生(sheng)器(qi)控(kong)製(zhi)柵(zha)極(ji)。由(you)於(yu)外(wai)部(bu)接(jie)線(xian)很(hen)少(shao),所(suo)以(yi)寄(ji)生(sheng)電(dian)感(gan)大(da)幅(fu)降(jiang)低(di)。
雖然這種方法通常可以產生高轉換速率,但控製和重複測試可能有難度。也許需要修改PCB(圖2)。該方法的另一個問題是難以測量實際負載階躍電流,並且測出的數據可能不準確。

圖2:具有FET slammer的PCB示例。
ceshidadianliugaosushuntaixingnengshi,banzaishuntaifashengqijiangfeichangshiyong,keyiweitedingdefuzaishuntaiguigeshejidianlu。zhuyaoquedianshizujianhuiewaichanshengchengbenhezhanyongkongjian。ciwai,caiquduozhongbutongceliangkenengnanyijianjulinghuoxinghuobijiaohaoshi。
板載瞬態發生器的設計也非常複雜。它可以像由555定時器控製的電阻和FET一樣簡單,也可以像圖3所示的設計那樣複雜。更複雜的設計是使用多級和更小、更快的開關FET,這種設計可以實現1000A/μs的轉換速率。

圖3:複雜版本的板載瞬態發生器。
最後一個選項是使用處理器插座和專門的瞬態測試儀。這個選項是最昂貴的方法,因為工具本身很昂貴,而PCB的價格也日益上漲,但是可以為一組給定的處理器要求得出最準確的結果。處理器或ASIC製造商經常開發這類工具,因此這些工具專門用於提供正確的測試條件。
表1總結了幾種瞬態測試方法。

表1:不同瞬態測試方法的比較。
負(fu)載(zai)瞬(shun)態(tai)測(ce)試(shi)是(shi)電(dian)源(yuan)設(she)計(ji)和(he)合(he)規(gui)中(zhong)非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao)的(de)一(yi)環(huan)。測(ce)試(shi)夾(jia)具(ju)中(zhong)的(de)寄(ji)生(sheng)電(dian)感(gan)可(ke)能(neng)對(dui)實(shi)現(xian)所(suo)需(xu)轉(zhuan)換(huan)速(su)率(lv)的(de)能(neng)力(li)有(you)負(fu)麵(mian)影(ying)響(xiang)。使(shi)用(yong)上(shang)述(shu)方(fang)法(fa),能(neng)幫(bang)助(zhu)避(bi)免(mian)這(zhe)個(ge)問(wen)題(ti)。
本文轉載自電子技術設計,作者:Robert Taylor,德州儀器
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