Toiteallika ajutise taastumisaja mõistmine ja mõõtmine

See failitüüp sisaldab kõrge eraldusvõimega graafikat ja skeeme, kui see on asjakohane.

Bob Zollo, tooteplaneerija, energia- ja energiadivisjon, Keysight Technologies
Toiteallika siirde taastumisaeg on alalisvoolu toiteallika spetsifikatsioon. See kirjeldab, kui kiiresti toiteallikas taastub toiteallika väljundi mööduvast koormusest.   


Ideaalse konstantse pingega töötava toiteallika korral jääks väljundpinge programmeeritud väärtusele sõltumata koormuse poolt toiteallikast välja võetud voolust. Tõeline toiteallikas ei suuda aga oma programmeeritud pinget säilitada, kui koormusvool kasvab kiiresti.


Vastuseks voolu kiirele tõusule langeb toitepinge seni, kuni toiteallika reguleerimise tagasisideahel viib pinge tagasi programmeeritud väärtuseni. Aeg, mis kulub väärtuse programmeeritud väärtuseni jõudmiseks, on koormuse siirde taastumise aeg (joonis 1).


Pange tähele, et kui koormusvoolu siirde ei ole kiire siirde, vaid pigem aeglaselt tõuseb või langeb, on toiteallika reguleerimise tagasisideahel piisavalt kiire, et reguleerida ja säilitada väljundpinget ilma nähtavate siirdeteta. Kui voolusiirde servakiirus suureneb, ületab see toiteallika tagasisideahela võimet "üles hoida" ja pinget konstantsena hoida, mille tulemuseks on koormuse siirdesündmus.


Electronicdesign Com Sites Electronicdesign com Failid Üleslaadimised 2015 02 0216 Cte Keysight Zollo F1
1. Koormuse möödumise taastumisaeg on aeg "X", mille jooksul väljundpinge taastub ja jääb nimiväljundpingest Y-millivolti piiresse pärast koormusvoolu "Z" ampriastme muutust. "Y" on kindlaksmääratud taastumis- või settimisriba ja "Z" on määratud koormusvoolu muutus, mis tavaliselt võrdub toite täiskoormuse voolu nimiväärtusega.




Toiteallika siirdeperioodi taastumisaega mõõdetakse koormusvoolu siirdeperioodi algusest kuni hetkeni, mil toiteallikas rahuneb ja jõuab uuesti programmeeritud väärtuseni. Kuid alati, kui määrate "jõuab programmeeritud väärtuse", peate määrama tolerantsivahemiku piires. Seega on toiteallika koormuse-transient taastumisaeg määratud kui aeg, mis on vajalik programmeeritud väärtuse mõne protsendi, nimiväljundi mõne protsendi või isegi fikseeritud pinge tolerantsivahemiku saavutamiseks. Tabelis on mõned näited toiteallika siirdeparameetrite spetsifikatsioonidest.  


Vaadates Keysight N7952A toiteallikat, näete, et mööduva taastumisaja tolerantsi ribaks on määratud 100 mV. Kui väljundpinge on 25 V, tuleb mööduva taastumisaja mõõtmisel mõõta, kui kaua kulub toiteallika taastumiseks ±100 mV täpsusega umbes 25 V.






Electronicdesign Com Sites Electronicdesign com Failid Üleslaadimised 2015 02 0216 Cte Keysight Zollo tabel




Võimsusvõimendid näitavad, miks mööduv taastumisaeg on oluline


Vaatame näidisrakendust, kus alalisvoolu toiteallika siirdereaktsioon on oluline. Mobiilseadmetes (nt mobiiltelefonides või tahvelarvutites) kasutatavate võimsusvõimendite (PA) testimisel on väga oluline, et testitava seadme (DUT) alalisvoolu eelpinge jääks fikseeritud ja stabiilsele pingele. Kui pinge peaks katse ajal kõikuma või muutuma, ei säilitata õigeid katsetingimusi ja sellest tulenevad DUT-i raadiosagedusliku võimsuse mõõtmised ei ole õiged.     


Antud PA puhul halveneb olukord praeguse profiili tõttu. PA edastab impulssidena ja tõmbab seetõttu impulssides voolu alalisvoolu eelpingest. Nendel impulssidel on kiire servakiirus ja seetõttu esineb alalisvoolu nihkes olulisi koormuse siirdeid. Iga kord, kui PA pulseerib, võtab see suurt voolu, mis tõmbab alalisvoolu toiteallika alla. Toiteallikas taastub kiiresti; aga sel ajal, kui toiteallikas reageerib siirdele, ei ole selle pinge testi jaoks soovitud väärtusel. Kui toiteallikas taastub, töötab PA õigetes katsetingimustes ja seega on võimalik teha õigeid RF-võimsuse mõõtmisi. 


Kuna igal aastal toodetakse ja testitakse miljardeid PA-sid, on testi läbilaskevõime kriitilise tähtsusega. Kui toiteallikas taastub aeglaselt, lisab see PA-le testiaega ja seega aeglustab tootmiskatsete läbilaskevõimet. Seetõttu otsivad PA-tootjad kiire taastumisega toiteallikaid, et tagada nende maksimaalne tootmiskatsete läbilaskevõime. Nad jälgivad mööduva taastumisaja spetsifikatsiooni, et teha kindlaks, milline tarne on nende rakenduse jaoks parim. Seega peab toiteallika müüja suutma täpselt mõõta toiteallika siirde taastumisaega, et esitada PA tootjatele parimad võimalikud spetsifikatsioonid.


Mööduva taastumisaja mõõtmine


Koormus-transientide taastumisaja mõõtmise keeruline osa on kindlaks teha, millal pinge siseneb tolerantsivahemikku. Keskmine voltmeeter saab hõlpsasti mõõta, kas alalisvoolu väljundpinge on tolerantsi vahemikus. See on siiski aeglane instrument ja ei suuda piisavalt kiiresti proovi võtta, et anda piisava eraldusvõimega ajamõõtmist sisuliselt, et öelda, kui kiiresti pinge tolerantsivahemikku sisenes.


Keskmisest voltmeetrist kaugemale vaadates suudavad teatud kiired voltmeetrid mõõta kümneid tuhandeid näitu sekundis piisava täpsusega, et tuvastada, millal toitepinge täpselt tolerantsivahemikku siseneb. Üks selline näide on Keysighti 34470A DMM. Kui mööduvad taastumisajad paranevad, muutuvad need voltmeetrid, mis võtavad andmeid isegi kiirusega 50 ksamplit/s, liiga aeglaseks, et salvestada kiiret taastumisaega.  


MEIE PARTNERITELT
2.7 V kuni 24 V, 2.7 mΩ, 15 A eFuse kuumvahetuskaitsega, ±1.5% voolu monitor ja reguleerimine. viga mgmt
TPS25982 2.7 V kuni 24 V, 2.7 mΩ, 15 A nutikas eFuse – integreeritud kuumvahetuskaitse 1.5% täpse koormusvoolu jälgimise ja reguleeritava transientiga…
WaveRunner 8000HD: mitme siini analüüs
Tänu WaveRunner 8000HD suurele dünaamilisele ulatusele ja 0.5% ...
Mõistlikum tööriist oleks skoop, kuna sellega saab hõlpsasti tabada ja visualiseerida väga kiireid siirdeid. Keskmine ulatus on aga tavaliselt 1–3% vertikaalse täpsusega ja 8-bitise eraldusvõimega. Järelikult on sellel raskusi piisava vertikaalse täpsuse ja eraldusvõime tagamisega, et täpselt kindlaks teha, millal alalisvoolu väljundpinge jõuab kitsa tolerantsivahemikuni. 


Kui asetate ulatuse vahelduvvoolu sidumisse, proovite tolerantsivahemikku sisse suumida. Siiski ilmneb tõrge, kuna siirdejärgne alalisvoolu tase on vahelduvvoolu sidestuse tõttu moonutatud. See võib raskendada üleminekujärgse alalisvoolu taseme täpset tuvastamist tolerantsivahemikus, kuna vahelduvvooluühendus tõmbab alalisvoolu pinget alla.


Teine võimalus oleks jätta ulatus alalisvoolu sidumisse, kuid tolerantsiriba suurendamiseks kasutada skoobi suurt alalisvoolu nihet. See töötab hästi alalisvoolu väljunditega 0–10 V tasemel, kuid kui alalisvoolu väljund tõuseb, peab tõusma ka alalisvoolu nihe. Suure alalisvoolu nihke korral peab ka minimaalne voltide/jaotus suurenema, et toetada suurt alalisvoolu nihet, mille tulemuseks on väiksem mõõtmiseraldusvõime tolerantsiribal.  


Laiema pingetolerantsi vahemikuga toiteallikate puhul saab nende mõõtmiste tegemiseks kasutada skoobi. Tegelikult pakuvad Keysighti ostsilloskoobid sisseehitatud võimsuse analüüsi tarkvara, mis teostab võtmed kätte toimingute abil mööduvaid reaktsioone (vaadake veebisaiti www.keysight.com/find/scopes-power). Suurima jõudlusega 10- või 12-bitise eraldusvõimega skoobidel on suurem paindlikkus ja täiustatud esiotsad, võimaldades neil mõõtmisi teha isegi kitsaste pingetolerantsi vahemike puhul. Need ulatused pole aga keskmisel laboripingil nii tavalised.


Electronicdesign Com Sites Electronicdesign com Failid Üleslaadimised 2015 02 0216 Cte Keysight Zollo F3
2. See Keysight IntegraVision Power Analyzeri ekraanipilt näitab pinge-transientide taastumisaja mõõtmist.




Kitsa pinge tolerantsivahemikuga toiteallikate puhul saab seda mõõtmist teha suure jõudlusega toitekvaliteedi analüsaator, eeldusel, et sellel on ühekordse mõõtmise võimalus. Ühekordne mõõtmine on vajalik, kuna transient on ühekordne sündmus, mille käivitab vooluimpulsi tõusev serv. Teise võimalusena, kui saate genereerida korduva koormusvoolu siirdeid, näiteks ruutlainet, kus vool hüppab kõrge ja madala voolu väärtuste vahel, saate korduva siirdesündmuse jäädvustamiseks kasutada võimsusanalüsaatorit ilma ühekordse mõõtmiseta.  


Suure jõudlusega võimsusanalüsaatorite vertikaalne täpsus on parem kui 0.1%, eraldusvõime 16-bitine ja digiteerimiskiirus on 1 Msample/s või rohkem. See kiire digiteerimise ja täpse pinge mõõtmise kombinatsioon võimaldab teil hõlpsalt mõõta toiteallika koormuse siirdereaktsiooni ja tuvastada, millal on saavutatud kitsas tolerantsivahemik. Kuna võimsusanalüsaator saab pinget ja voolu mõõta otse ilma sondideta, saate selle mõõtmise kiiresti seadistada nii, et see käivituks voolu tõusvast servast ja seejärel mõõta pinge taastumise aega.  


Üks selle võimalusega võimsusanalüsaator on IntegraVision Power Analyzer (joonis 2), mis võimaldab üheaegselt digiteerida 5-sample/s 16 bitti nii pingel kui ka voolutugevusel 0.05% põhitäpsusega, mis kõik kuvatakse suurel värvilisel puuteekraanil. . Mõõtmine toimub 10 V toiteallikal, mille impulss on vahemikus 2A kuni 8A. Selle mööduv taastumisriba on ±100 mV.


IntegraVisioni kahte Y-markerit kasutades saate tuvastada pinge tolerantsiriba ülemise (10.1 V) ja alumise (9.9 V). Seejärel saate kahe X-markeriga tuvastada, millal transient algab voolu lainekujul markeriga X1 ja millal pinge siseneb tolerantsiribale markeriga X2. Ajavahe X1 ja X2 vahel on mööduv taastumisaeg, mõõdetuna 90.4 μs.

Jäta sõnum 

Sõnumite nimekiri