電源動態(tài)響應反應其對負載突變的應變能力
電源的動態(tài)響應反映了電源對負載電流發(fā)生突變時的應變能力,也是評估電源環(huán)路穩(wěn)定性最簡單的方法之一。在設計電源為動態(tài)負載供電時,電源的不合理設計會導致電源輸出電壓出現(xiàn)較大的上下沖尖峰,輕者導致電路重啟,重者導致元器件過壓而損壞。
相信上圖所示波形,有不少硬件工程師都見過類似的波形。此波形存在較大的上下沖尖峰電壓,什么樣的電路會出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢?下面就來討論一下電源動態(tài)響應在哪些應用場合比較關注、及其測試方法、調試改進設計。
以下的幾種應用會出現(xiàn)負載電流大動態(tài)變化,同時可能導致電源輸出電壓的較大波動。
- 帶功放的電路,并通過使能端控制其工作;
- 帶射頻單元電路,射頻電路一般不會連續(xù)發(fā)射,射頻電路發(fā)射信號瞬態(tài)電流較大;
- 帶大功率繼電器或電磁閥的電路,一般在啟動瞬間需求的電流較大。
測試電源的動態(tài)性能,一般需要如下設備:供電電源、可編程電子負載儀、示波器等。
輸入電壓為額定值,使輸出負載在額定值的25%~50%~25%和50%~75%~50%周期性變化。如無特殊要求,則按照周期0.5MS,變化速率1A/uS設定(變化速率,部分負載儀可設定,大多數(shù)為定值)。
用示波器測量輸出電壓的過沖幅度及恢復時間,注意此時器件不能出現(xiàn)嘯叫。
實際應用中可能出現(xiàn)負載在10%到100%變化的情形,此時需要保證電源能正常工作。輸出電壓的上下沖幅值也會稍大。
電源一般都為閉環(huán)控制,比較科學的分析方法是利用傳遞函數(shù)進行分析。此分析方法需要很專業(yè)的學術知識,對于設計應用難度較大。一般是通過測試加調試實現(xiàn)電路的穩(wěn)定性。
- 根據(jù)調試經(jīng)驗,一般改善電源動態(tài)響應的方法有兩種:
- 增大輸出電容,即增加電源瞬間輸出電能的能力;
- 通過阻容組合,調整不同頻段的反饋增益。常用器件為電容,并聯(lián)或串聯(lián)來得到合適的高頻增益;
以上都是經(jīng)驗之談,要真正設計出穩(wěn)定的電源,還需要借助工具儀器。我司最新引進了“電源環(huán)路分析儀”,可以對每個電源進行定量的分析,根據(jù)測試結果得出合理的參數(shù)配置。
調整之前的波形:
測試調整后的波形: