Розуміння та вимірювання перехідного часу відновлення джерела живлення

Цей тип файлу включає графіку та схеми з високою роздільною здатністю, якщо це застосовно.

Боб Золло, планувальник продуктів, відділ електроенергії та енергетики, Keysight Technologies
Перехідний час відновлення джерела живлення — це специфікація джерела живлення постійного струму. Він описує, як швидко блок живлення відновиться після перехідного навантаження на виході джерела живлення.   


При ідеальному джерелі живлення, що працює при постійній напрузі, вихідна напруга залишатиметься на запрограмованому значенні незалежно від струму, що витягується з джерела живлення навантаженням. Однак справжнє джерело живлення не може підтримувати запрограмовану напругу, коли відбувається швидке зростання струму навантаження.


У відповідь на швидке зростання струму напруга джерела живлення буде падати, поки контур зворотного зв’язку регулювання джерела живлення не підвищить напругу до запрограмованого значення. Час, необхідний для повернення значення до запрограмованого значення, є часом відновлення перехідного процесу навантаження (рис. 1).


Зауважте, що якщо перехідний процес навантаження-струму не є швидким перехідним процесом, а досить повільно зростає або спадає, контур зворотного зв’язку регулювання джерела живлення буде достатньо швидким, щоб регулювати та підтримувати вихідну напругу без будь-яких видимих ​​перехідних процесів. Оскільки гранична швидкість поточного перехідного процесу збільшується, вона перевищує здатність контуру зворотного зв’язку джерела живлення «підтримувати» та утримувати напругу постійною, що призводить до перехідної події навантаження.


Electronicdesign Com Sites Electronicdesign com Завантаження файлів 2015 02 0216 Cte Keysight Zollo F1
1. Час відновлення при перехідному навантаженні – це час «X», протягом якого вихідна напруга відновлюється і залишається в межах «Y» мілівольт від номінальної вихідної напруги після зміни струму навантаження з кроком «Z» підсилювача. «Y» — це задана смуга відновлення або смуга осаджування, а «Z» — задана зміна струму навантаження, яка зазвичай дорівнює номінальному струму повного навантаження джерела.




Час відновлення перехідного процесу джерела живлення вимірюється від початку перехідного процесу навантаження-струм до моменту, коли джерело живлення встане і знову досягне запрограмованого значення. Але щоразу, коли ви вказуєте «досягає запрограмованого значення», ви повинні вказати в межах діапазону допуску. Таким чином, час відновлення навантаження від перехідних процесів джерела живлення визначається як час, необхідний для досягнення діапазону допусків, що становить деякий відсоток від запрограмованого значення, деякий відсоток номінальної потужності або навіть діапазон фіксованої напруги. У таблиці наведено деякі приклади перехідних характеристик джерела живлення.  


Дивлячись на блок живлення Keysight N7952A, можна побачити, що діапазон допуску перехідного режиму відновлення вказано як 100 мВ. При вимірюванні перехідного часу відновлення, якщо вихідна напруга становить 25 В, ви повинні виміряти, скільки часу потрібно джерелу живлення, щоб відновитися з точністю до ±100 мВ близько 25 В.






Electronicdesign Com Sites Electronicdesign com Завантаження файлів 2015 02 0216 Cte Keysight Zollo Table




Підсилювачі потужності показують, чому важливий перехідний час відновлення


Давайте розглянемо приклад програми, де важлива перехідна характеристика джерела живлення постійного струму. Під час тестування підсилювачів потужності (PA), що використовуються в мобільних пристроях (наприклад, мобільних телефонах або планшетах), дуже важливо, щоб напруга постійного зміщення в пристрої, що тестується (DUT), залишалася на фіксованій і стабільній напрузі. Якщо під час випробування напруга коливається або змінюється, належні умови випробування не підтримуються, і результати вимірювання потужності РЧ на випробовуваному пристрої будуть невірними.     


У даному випадку ПА ситуація загострюється через поточний профіль. PA передає в імпульсах і, отже, витягує струм із зміщення постійного струму в імпульсах. Ці імпульси мають високу частоту фронту і, отже, представляють значні перехідні процеси навантаження на зміщення постійного струму. Кожен раз, коли PA вмикається, він споживає високий струм, який тягне вниз джерело живлення постійного зміщення. Блок живлення швидко відновиться; однак протягом часу, коли джерело живлення реагує на перехідний процес, його напруга не досягає бажаного значення для тесту. Як тільки джерело живлення відновиться, PA буде працювати в правильних умовах тестування, і, таким чином, стане можливим зробити правильні вимірювання потужності РЧ. 


Оскільки щороку виробляються й тестуються мільярди ПА, пропускна здатність тесту є критичною. Якщо джерело живлення відновлюється повільно, це додає час тестування PA і, отже, сповільнює пропускну здатність виробничого тесту. Тому виробники PA шукають джерела живлення з швидким відновленням, щоб забезпечити максимальну продуктивність виробничих тестів. Вони звертаються до специфікації перехідного часу відновлення, щоб визначити, який джерело буде найкращим для їх застосування. Таким чином, постачальник джерела живлення повинен мати можливість точно виміряти перехідний час відновлення джерела живлення, щоб представити найкращу можливу специфікацію виробникам PA.


Вимірювання перехідного часу відновлення


Складною частиною вимірювання часу відновлення перехідного режиму навантаження є визначення того, коли напруга входить у діапазон допусків. Середній вольтметр може легко виміряти, чи знаходиться вихідна напруга постійного струму в межах допустимого діапазону. Однак це повільний інструмент, і він не зможе проводити вибірку достатньо швидко, щоб дати значуще вимірювання часу з відповідною роздільною здатністю, щоб визначити, як швидко напруга увійшла в діапазон допусків.


Виходячи за рамки середнього вольтметра, деякі високошвидкісні вольтметри можуть вимірювати десятки тисяч показань за секунду з достатньою точністю, щоб визначити, коли напруга джерела живлення точно входить у діапазон допусків. Одним із таких прикладів є цифровий мультиметр Keysight 34470A. Оскільки час відновлення перехідних процесів покращується, ці вольтметри, навіть фіксуючи дані зі швидкістю 50 тисвимплів/с, стають надто повільними, щоб зафіксувати швидкий час відновлення.  


ВІД НАШИХ ПАРТНЕРІВ
2.7-24-В, 2.7-mΩ, 15-A eFuse із захистом від гарячої заміни, моніторингом струму ±1.5% і коригуванням. мгмт несправності
TPS25982 2.7-24-В, 2.7mΩ, 15-A Smart eFuse - вбудований захист від гарячої заміни з точним моніторингом струму навантаження 1.5% і регульованим перехідним процесом…
WaveRunner 8000HD: багаторейковий аналіз
Завдяки високому динамічному діапазону WaveRunner 8000HD і 0.5%…
Оптимальним інструментом для використання був би діапазон, оскільки він може легко фіксувати та візуалізувати дуже швидкі перехідні процеси. Однак середній діапазон зазвичай має точність по вертикалі 1%-3% і роздільну здатність 8 біт. Отже, він намагається забезпечити достатню вертикальну точність і роздільну здатність, щоб точно визначити, коли вихідна напруга постійного струму досягає вузького діапазону допусків. 


Встановлюючи приціл у зв’язку змінного струму, ви намагаєтеся збільшити діапазон допусків. Однак буде внесена помилка, оскільки постійний рівень постійного струму буде спотворений через зв’язок змінного струму. Це може ускладнити точне визначення постперехідного рівня постійного струму в межах діапазону допусків, оскільки постійна напруга «знижується» з’єднанням змінного струму.


Іншим варіантом було б залишити осциллограф у зв’язці постійного струму, але використовувати велике зміщення постійного струму на прицілі, щоб збільшити діапазон допусків. Це добре працює з виходами постійного струму на рівні від 0 до 10 В, але коли вихід постійного струму зростає, зміщення постійного струму також має зростати. При великих зміщеннях постійного струму мінімальний вольт/поділ також має збільшуватися, щоб підтримувати велике зміщення постійного струму, що призводить до меншої роздільної здатності вимірювань у діапазоні допусків.  


Для джерел живлення з більш широким діапазоном допуску напруги можна використовувати приціли для проведення цих вимірювань. Насправді, осцилографи Keysight пропонують вбудоване програмне забезпечення для аналізу потужності, яке виконує вимірювання перехідних характеристик за допомогою операцій «під ключ» (перегляньте www.keysight.com/find/scopes-power). Найефективніші приціли з роздільною здатністю 10 або 12 біт мають більшу гнучкість і досконаліший інтерфейс, що дозволяє їм виконувати ці вимірювання навіть для вузьких діапазонів допуску напруги. Однак ці приціли не так поширені на звичайній лабораторії.


Electronicdesign Com Sites Electronicdesign com Завантаження файлів 2015 02 0216 Cte Keysight Zollo F3
2. Цей знімок екрана від Keysight IntegraVision Power Analyzer показує вимірювання часу відновлення перехідної напруги.




Для джерел живлення з вузькими діапазонами допуску напруги високопродуктивний аналізатор якості електроенергії може зробити це вимірювання — за умови, що він має можливість одноразового вимірювання. Одиночне вимірювання потрібне, оскільки перехідний процес є одноразовою подією, що ініціюється наростаючим фронтом поточного імпульсу. Крім того, якщо ви можете створити повторюваний перехідний процес навантаження-струм, наприклад прямоугольну хвилю, коли струм стрибає між високим і низьким значенням струму, ви можете використовувати аналізатор потужності без одноразового вимірювання для захоплення повторюваної перехідної події.  


Високопродуктивні аналізатори потужності мають точність по вертикалі вище 0.1%, роздільну здатність 16 біт і швидкість оцифровки 1 млн вибірок/с або більше. Ця комбінація швидкого оцифрування та точного вимірювання напруги дозволяє легко виміряти перехідну характеристику навантаження джерела живлення та визначити, коли буде досягнуто вузький діапазон допусків. Оскільки аналізатор потужності може безпосередньо вимірювати напругу та струм без зондів, ви можете швидко налаштувати це вимірювання для запуску від наростаючого фронту струму, а потім виміряти час відновлення напруги.  


Одним із аналізаторів потужності з цією можливістю є IntegraVision Power Analyzer (рис. 2), який забезпечує одночасне оцифровування 5-мілісборок/с на 16 біт одночасно як напруги, так і струму, з базовою точністю 0.05%, що відображається на великому кольоровому сенсорному екрані. . Вимірювання проводиться від джерела живлення 10 В, який імпульсний від 2 А до 8 А. Його перехідна смуга відновлення становить ±100 мВ.


Використовуючи два Y-маркери IntegraVision, ви можете визначити верхню (10.1 В) і нижню (9.9 В) смугу допуску напруги. Потім за допомогою двох маркерів X ви можете визначити, коли починається перехідний процес на поточній формі сигналу за допомогою маркера X1 і коли напруга входить у діапазон допусків за допомогою маркера X2. Різниця в часі між X1 і X2 є перехідним часом відновлення, виміряним як 90.4 мкс.

Залишити повідомлення 

список повідомлень