Maitinimo šaltinio trumpalaikio atkūrimo laiko supratimas ir matavimas

Šis failo tipas apima didelės skiriamosios gebos grafiką ir schemas, kai taikoma.

Bobas Zollo, „Keysight Technologies“ Maitinimo ir energijos skyriaus produktų planuotojas
Maitinimo šaltinio pereinamojo laikotarpio atkūrimo laikas yra nuolatinės srovės maitinimo šaltinio specifikacija. Jame aprašoma, kaip greitai maitinimo šaltinis atsigaus po trumpalaikės maitinimo šaltinio išvesties apkrovos.   


Esant idealiam maitinimo šaltiniui, veikiančiam esant pastoviai įtampai, išėjimo įtampa išliktų užprogramuota, nepaisant apkrovos iš maitinimo šaltinio ištraukiamos srovės. Tačiau tikras maitinimo šaltinis negali išlaikyti užprogramuotos įtampos, kai sparčiai didėja apkrovos srovė.


Reaguodama į greitą srovės padidėjimą, maitinimo įtampa nukris, kol maitinimo šaltinio reguliavimo grįžtamojo ryšio kilpa grąžins įtampą iki užprogramuotos vertės. Laikas, per kurį reikšmė grįžta į užprogramuotą reikšmę, yra apkrovos pereinamojo laikotarpio atkūrimo laikas (1 pav.).


Atkreipkite dėmesį, kad jei apkrovos srovės pereinamasis laikotarpis nėra greitas, o lėtai kyla arba mažėja, maitinimo šaltinio reguliavimo grįžtamasis ryšys bus pakankamai greitas, kad reguliuotų ir išlaikytų išėjimo įtampą be jokio matomo pereinamojo laikotarpio. Didėjant srovės pereinamojo laikotarpio kraštiniam greičiui, jis viršija maitinimo šaltinio grįžtamojo ryšio kilpos gebėjimą „išlaikyti“ ir išlaikyti įtampą pastovią, todėl įvyksta apkrovos pereinamasis įvykis.


Electronicdesign Com Sites Electronicdesign com Failai Įkėlimai 2015 02 0216 Cte Keysight Zollo F1
1. Apkrovos pereinamojo laikotarpio atkūrimo laikas yra laikas "X", per kurį išėjimo įtampa atsistato ir neviršija "Y" milivoltų vardinės išėjimo įtampos po "Z" ampero žingsnio apkrovos srovės pokyčio. "Y" yra nurodyta atkūrimo arba nusistovėjimo juosta, o "Z" yra nurodytas apkrovos srovės pokytis, paprastai lygus visos maitinimo apkrovos srovės vardinei vertei.




Maitinimo šaltinio pereinamojo laikotarpio atsistatymo laikas matuojamas nuo apkrovos ir srovės pereinamojo laikotarpio pradžios iki tada, kai maitinimas nusistovi ir vėl pasiekia užprogramuotą vertę. Bet kiekvieną kartą, kai nurodote „pasiekia užprogramuotą vertę“, turite nurodyti tolerancijos diapazoną. Taigi maitinimo šaltinio apkrovos pereinamojo laikotarpio atkūrimo laikas nurodomas kaip laikas, reikalingas tam tikro procento užprogramuotos vertės, kai kurių procentų vardinės išėjimo ar net fiksuotos įtampos tolerancijos juostai pasiekti. Lentelėje pateikti kai kurie maitinimo šaltinio pereinamojo laikotarpio specifikacijų pavyzdžiai.  


Žvelgiant į „Keysight N7952A“ maitinimo šaltinį, matote, kad trumpalaikio atkūrimo laiko tolerancijos juosta nurodyta kaip 100 mV. Matuojant pereinamąjį atkūrimo laiką, jei išėjimo įtampa yra 25 V, turite išmatuoti, kiek laiko užtrunka, kad maitinimas atsigautų iki ±100 mV maždaug 25 V.






Electronicdesign Com Sites Electronicdesign com Failai Įkėlimai 2015 02 0216 Cte Keysight Zollo lentelė




Galios stiprintuvai parodo, kodėl trumpalaikis atkūrimo laikas yra svarbus


Pažvelkime į programos pavyzdį, kur svarbus nuolatinės srovės maitinimo šaltinio pereinamasis atsakas. Bandant galios stiprintuvus (PA), naudojamus mobiliuosiuose įrenginiuose (pvz., mobiliuosiuose telefonuose ar planšetiniuose kompiuteriuose), labai svarbu, kad nuolatinės srovės poslinkio įtampa į bandomąjį įrenginį (DUT) išliktų fiksuota ir stabili. Jei bandymo metu įtampa svyruotų arba pasikeistų, tinkamos bandymo sąlygos nebus palaikomos ir gauti DUT radijo dažnių galios matavimai nebus teisingi.     


Šiuo PA atveju situacija pablogėja dėl esamo profilio. PA perduoda impulsais, todėl ima srovę iš nuolatinės srovės poslinkio impulsais. Šie impulsai turi greitą kraštų greitį, todėl nuolatinės srovės poslinkyje yra didelių apkrovos pereinamųjų procesų. Kiekvieną kartą, kai įsijungia PA, jis naudoja didelę srovę, o tai sumažina nuolatinės srovės poslinkio maitinimo šaltinį. Maitinimas greitai atsigaus; tačiau tuo metu, kai maitinimo šaltinis reaguoja į pereinamąjį veiksnį, jo įtampa nėra norimos bandymui vertės. Kai maitinimas atsigaus, PA veiks tinkamomis bandymo sąlygomis, todėl bus galima atlikti tinkamus RF galios matavimus. 


Kiekvienais metais pagaminama ir išbandoma milijardai PA, todėl bandymo našumas yra labai svarbus. Jei maitinimo šaltinis atsigauna lėtai, tai padidina PA bandymo laiką ir dėl to sulėtina gamybos bandymo pralaidumą. Todėl PA gamintojai ieško greito atkūrimo maitinimo šaltinių, kad užtikrintų maksimalų gamybos bandymo našumą. Jie žiūri į trumpalaikio atkūrimo laiko specifikaciją, kad nustatytų, kuris tiekimas bus geriausias jų pritaikymui. Taigi, maitinimo šaltinio pardavėjas turi sugebėti tiksliai išmatuoti maitinimo šaltinio pereinamojo laikotarpio atkūrimo laiką, kad galėtų pateikti geriausias įmanomas specifikacijas PA gamintojams.


Laikinojo atsigavimo laiko matavimas


Sudėtinga apkrovos pereinamojo laikotarpio atkūrimo laiko matavimo dalis yra nustatyti, kada įtampa patenka į tolerancijos juostą. Vidutinis voltmetras gali lengvai išmatuoti, ar nuolatinės srovės išėjimo įtampa yra tolerancijos diapazone. Tačiau tai lėtas instrumentas ir negalės pakankamai greitai paimti mėginių, kad būtų galima reikšmingai išmatuoti laiką su atitinkama skiriamąja geba, kad būtų galima pasakyti, kaip greitai įtampa pateko į tolerancijos juostą.


Žvelgiant ne tik į vidutinį voltmetrą, kai kurie didelės spartos voltmetrai gali išmatuoti dešimtis tūkstančių rodmenų per sekundę pakankamai tiksliai, kad būtų galima nustatyti, kada maitinimo įtampa tiksliai patenka į tolerancijos juostą. Vienas iš tokių pavyzdžių yra Keysight 34470A DMM. Pagerėjus trumpalaikiams atkūrimo laikams, šie voltmetrai, net fiksuojantys duomenis 50 ksamples/s greičiu, tampa per lėti, kad užfiksuotų greitą atkūrimo laiką.  


IŠ MŪSŲ PARTNERIŲ
Nuo 2.7 V iki 24 V, 2.7 mΩ, 15 A eFuse su karšto apsikeitimo apsauga, ±1.5 % srovės monitoriumi ir reguliavimu. gedimas mgmt
TPS25982 nuo 2.7 V iki 24 V, 2.7 mΩ, 15 A „Smart eFuse“ – integruota apsauga nuo karšto apsikeitimo su 1.5 % tiksliu apkrovos srovės stebėjimu ir reguliuojamu pereinamuoju...
WaveRunner 8000HD: kelių bėgių analizė
Dėl didelio WaveRunner 8000HD dinaminio diapazono ir 0.5 %…
Taikymo sritis būtų labiau pagrįsta priemonė, nes ji gali lengvai užfiksuoti ir vizualizuoti labai greitus pereinamuosius veiksnius. Tačiau vidutinė apimtis paprastai yra 1–3% vertikalaus tikslumo ir 8 bitų skiriamosios gebos. Todėl jai sunku užtikrinti pakankamą vertikalų tikslumą ir skiriamąją gebą, kad būtų galima tiksliai nustatyti, kada nuolatinės srovės išėjimo įtampa pasiekia siaurą tolerancijos juostą. 


Įdėdami taikymo sritį į kintamosios srovės jungtį, bandote priartinti tolerancijos juostą. Tačiau bus įvesta klaida, nes po pereinamojo laikotarpio nusistovėjęs nuolatinės srovės lygis bus iškraipytas dėl kintamosios srovės sujungimo. Dėl to gali būti sunku tiksliai nustatyti po pereinamojo laikotarpio nuolatinės srovės lygį tolerancijos juostoje, nes nusistovėjusią nuolatinės srovės įtampą „nutraukia“ kintamosios srovės jungtis.


Kitas variantas būtų palikti taikymo sritį nuolatinės srovės jungtyje, bet naudoti didelį nuolatinės srovės poslinkį, kad padidintumėte tolerancijos juostą. Tai gerai veikia su nuolatinės srovės išėjimais nuo 0 iki 10 V, tačiau didėjant nuolatinės srovės išėjimui, nuolatinės srovės poslinkis taip pat turi didėti. Esant dideliems nuolatinės srovės poslinkiams, mažiausias voltas / padalijimas taip pat turi padidėti, kad būtų palaikomas didelis nuolatinės srovės poslinkis, todėl matavimo skiriamoji geba tolerancijos juostoje yra mažesnė.  


Maitinimo šaltiniams, kurių įtampos tolerancijos diapazonas yra platesnis, šiems matavimams atlikti galima naudoti taikiklius. Tiesą sakant, „Keysight“ osciloskopuose yra integruota galios analizės programinė įranga, kuri atlieka trumpalaikio atsako matavimus naudojant „iki galo“ operacijas (žr. www.keysight.com/find/scopes-power). Didžiausio našumo taikikliai su 10 arba 12 bitų skiriamąja geba turi daugiau lankstumo ir pažangesnių priekinių galų, todėl jie gali atlikti šiuos matavimus net esant siauroms įtampos tolerancijos juostoms. Tačiau šios apimtys nėra tokios dažnos vidutiniame laboratorijos stende.


Electronicdesign Com Sites Electronicdesign com Failai Įkėlimai 2015 02 0216 Cte Keysight Zollo F3
2. Šioje „Keysight IntegraVision Power Analyzer“ ekrano kopijoje parodytas įtampos pereinamojo laikotarpio atkūrimo laiko matavimas.




Maitinimo šaltiniams su siauromis įtampos tolerancijos juostomis šį matavimą gali atlikti didelio našumo maitinimo kokybės analizatorius, jei jis turi vieno kadro matavimo galimybę. Vienkartinis matavimas reikalingas, nes pereinamasis įvykis yra vieno kadro įvykis, kurį sukelia kylantis srovės impulso kraštas. Arba, jei galite generuoti pasikartojančius apkrovos srovės pereinamuosius veiksnius, pvz., kvadratinę bangą, kai srovė šokinėja tarp didelės ir mažos srovės verčių, galite naudoti galios analizatorių be vieno kadro matavimo, kad užfiksuotumėte pasikartojantį pereinamąjį įvykį.  


Didelio našumo galios analizatoriai turi geresnį nei 0.1 % vertikalų tikslumą, 16 bitų skiriamąją gebą ir 1 Msample/s ar didesnį skaitmeninimo greitį. Šis greito skaitmeninimo ir tikslaus įtampos matavimo derinys leidžia lengvai išmatuoti maitinimo šaltinio apkrovos pereinamąjį atsaką ir nustatyti, kada pasiekiama siaura tolerancijos juosta. Kadangi galios analizatorius gali tiesiogiai išmatuoti įtampą ir srovę be zondų, galite greitai nustatyti šį matavimą, kad jis įsijungtų nuo kylančios srovės krašto ir tada išmatuotų įtampos atkūrimo laiką.  


Vienas galios analizatorius, turintis šią galimybę, yra IntegraVision Power Analyzer (2 pav.), kuris vienu metu suteikia 5 Msample/s skaitmenizavimą 16 bitų tiek įtampai, tiek srovei, 0.05 % pagrindiniu tikslumu, visa tai rodoma dideliame spalvotame jutikliniame ekrane. . Matuojama naudojant 10 V maitinimo šaltinį, kurio impulsas yra nuo 2A iki 8A. Jo trumpalaikė atkūrimo juosta yra ±100 mV.


Naudodami du IntegraVision Y žymeklius galite nustatyti įtampos tolerancijos juostos viršutinę (10.1 V) ir apačią (9.9 V). Tada naudodami du X žymeklius galite nustatyti, kada pereinamasis momentas prasideda srovės bangos formoje su žymekliu X1 ir kada įtampa patenka į tolerancijos juostą su žymekliu X2. Laiko skirtumas tarp X1 ir X2 yra trumpalaikis atkūrimo laikas, matuojamas 90.4 μs.

Palik žinutę 

Žinučių sąrašas