那些我們所忽視的電源測試問(wèn)題
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問(wèn)題之一：紋波測試
電壓的波動(dòng)一般分為兩種：紋波和噪聲，一般來(lái)說(shuō)把低于500KHz頻率的波動(dòng)稱(chēng)為紋波，高于20MHz頻率的一般不測試(屬于干擾范疇)。 1、示波器帶寬限制到20M，這個(gè)是必須的。耦合方式：交流耦合 2、示波器必須是浮地測試，也就是說(shuō)示波器的供電三角插頭的地線(xiàn)必須去掉，不與插板的地線(xiàn)相接。這個(gè)要特別小心，特別是電源電壓較高的時(shí)候。 3、 探頭使用X1的檔位，您可以檢查您測試時(shí)候的探頭設置。哪怕電源輸出電壓較高。 4、探頭使用近地端，而不是標配的帶夾子的那根。一般從探頭的近地端引出一個(gè)不超過(guò)2CM的線(xiàn)進(jìn)行測試。 5、必要的時(shí)候在探頭的兩端并聯(lián)電阻和電容，用于濾除高頻信號。
怎么解決紋波過(guò)大? 6、調整LC濾波電路，增加開(kāi)關(guān)頻率。缺點(diǎn)：L不可能很大，C達到一定程度會(huì )濾波改善效果變差，開(kāi)關(guān)頻率高會(huì )增加開(kāi)關(guān)損耗，降低轉換效率。 7、增加二級濾波LC。優(yōu)點(diǎn)，可以根據頻率針對性的選擇，濾波效果好。缺點(diǎn)：電壓反饋點(diǎn)的選擇，要靠后。并且引入一個(gè)新的LC電路會(huì )影響電源的系統穩定性。 8、增加LDO濾波，效果好，成本高，轉換效率降低。 9、最簡(jiǎn)單有效的方法：二極管并聯(lián)電容，或者并聯(lián)阻容，或者串聯(lián)電感。
問(wèn)題之二：過(guò)載測試
電源作為電子產(chǎn)品或者電池的供電設備，除了性能要滿(mǎn)足供電產(chǎn)品的要求外，其自身的保護措施也非常重要。如過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)溫保護等，本次以恒壓源的過(guò)流保護為例進(jìn)行介紹。
圖1：過(guò)流保護中的關(guān)系圖
首先，過(guò)流保護，不僅要測試過(guò)流保護點(diǎn)，還要測試過(guò)流保護時(shí)間和保護穩定性。 過(guò)流保護點(diǎn)測試，也就是OCP(over current protection)測試。根據保護方式有3種，電流收斂甚至切斷，恒流，電流增大。如果比較繁雜的大功率電源系統會(huì )分多個(gè)階段，就不在這里討論了。對于保護方式1，OCP點(diǎn)一般為額定值的110%到130%。
圖2：過(guò)流測試的數據
以前，是手工去調整電流的大小，人工觀(guān)察現象。但是手和眼睛的反應速度等因素導致要進(jìn)行多次測量才能確定。費思負載機器本身自帶OCP功能。 費思負載的OCP功能有兩種方式:步進(jìn)式(FT6300/FT6800)和分步式(FT66100)。 步進(jìn)式(FT6300/FT6800)可以設置起始電流，步進(jìn)電流，步進(jìn)時(shí)間，觸發(fā)電壓(電壓降幅)。負載會(huì )根據設定自動(dòng)掃描，自動(dòng)停止，記錄測試結果的最大電流點(diǎn)，整個(gè)測試的最大功率點(diǎn)。
分步式(FT6800)，可以設置起始電流，終止電流，步驟數，觸發(fā)電壓。并且還可以設定判斷上下限，方便生產(chǎn)調試，負載會(huì )自動(dòng)掃描測試。當然，也可以配合負載軟件進(jìn)行測試。負載軟件不僅支持OCP，還支持OVP/OPP測試，并且可以進(jìn)行U/I曲線(xiàn)掃描。 過(guò)流保護時(shí)間測試：使用費思負載動(dòng)態(tài)模式的脈沖模式，來(lái)對電源或者電池的保護時(shí)間進(jìn)行測試。時(shí)間分辨率1uS。如果不想用脈沖模式，也可以使用連續模式來(lái)進(jìn)行測試，但是沒(méi)有脈沖模式好用。
圖3：動(dòng)態(tài)模式
保護穩定性測試，當然是配合軟件使用軟件的動(dòng)態(tài)模式，或者序列模式進(jìn)行測試。動(dòng)態(tài)模式如上圖，序列模式如下圖。
圖4：序列模式
生產(chǎn)線(xiàn)測試過(guò)流保護：生產(chǎn)線(xiàn)測試過(guò)流保護就不用這么麻煩了。使用費思負載的自動(dòng)測試功能，把過(guò)流保護分成兩步測試，下限值，電源不保護，上限值，電源必須保護。這個(gè)邏輯判斷即可。
問(wèn)題之三：動(dòng)態(tài)斜率
斜率本身定義為曲線(xiàn)的切線(xiàn)。也就是說(shuō)，是指負載兩個(gè)狀態(tài)切換時(shí)變化的最大速度。但是在波形測量中，測試某個(gè)點(diǎn)的斜率是不容易實(shí)現的，所以，示波器等波形測量?jì)x器、信號發(fā)生器等信號發(fā)生裝置把斜率的測量定義為10%到90%的變化值除以變化時(shí)間。稍高端示波器會(huì )自動(dòng)幫您進(jìn)行卡位和測量。 如圖所示：
圖5：示波器的斜率測量
斜率的誤差：示波器的帶寬的定義，比如100M，就是示波器會(huì )對于高于100M的信號的幅值有超過(guò)3dB的衰減。探頭等的帶寬定義也是如此。所以一般測量，對于幅值，斜率的測量，3dB的誤差實(shí)在允許范圍內的。對頻率，時(shí)間的精度要求較高。如果對波形的控制沒(méi)有精確度標注的情況下，一般默認為±3dB，也就是±30%左右。
斜率的控制：電子負載的工作原理，是由DAC的電壓信號來(lái)線(xiàn)性控制MOS的導通性能(這個(gè)工作方式與開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)型控制不同，負載使用的是線(xiàn)性MOS)。一般負載包括臺灣的兩個(gè)廠(chǎng)家，為了節省成本，會(huì )設計成幾個(gè)固定的電阻電容回路來(lái)模擬控制斜率。這樣會(huì )導致負載只能夠實(shí)現幾個(gè)固定的斜率，一般為4個(gè)。雖然可以設定，但是在很大的設定范圍段內，無(wú)論怎么設定，斜率就是那個(gè)斜率，沒(méi)有大的變化。有興趣的朋友，可以試驗一下。
費思負載的斜率控制是由專(zhuān)門(mén)的斜率控制DAC進(jìn)行控制的，所以保證了負載斜率是真正可以控制的。既保證了正常帶載的精確度，又保證了斜率的連續可調。使負載更接近于實(shí)際帶載波形，模擬實(shí)際狀態(tài)測試電源的參數。
另外，費思的FT6300A和FT6800系列的電子負載的動(dòng)態(tài)分為3種方式：連續，脈沖和翻轉。連續就是普通的動(dòng)態(tài)，脈沖和翻轉是可以外控式的測試。特別是脈沖，費思負載的脈沖時(shí)間分辨率為1uS，可以幫助精準測試保護時(shí)間，比如電池保護板的雙極和多級的不同的保護時(shí)間。
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