優(yōu)化電源測量設置

問(wèn)：

如何確保盡可能高效地測試開(kāi)關(guān)穩壓器？

答：

電路設計人員在決定使用某個(gè)特定電源之前，首先會(huì )對它進(jìn)行仔細測試。開(kāi)關(guān)穩壓器IC的數據手冊提供了整個(gè)電源在實(shí)際應用中如何運行，以及如何通過(guò)實(shí)驗室測試來(lái)獲得相應特性的有價(jià)值信息。電路仿真（例如LTspice?）很有用，可以幫助優(yōu)化電路。但是，仿真并不能代替硬件測試。就此而言，寄生參數要么難以估計，要么難以仿真。

因此，電源要在實(shí)驗室中進(jìn)行徹底測試。用于測試的可以是內部開(kāi)發(fā)的原型，大多數情況下則是使用相應電源IC制造商的現有評估板。

圖1 用于電源運行的連接

連接測試電路時(shí)，應考慮若干事項。圖1所示為測試設置的原理圖。被測電路的輸入側必須連接到電源，輸出側連接到負載。這聽(tīng)起來(lái)微不足道，但有一些重要細節必須注意。

盡可能減小線(xiàn)路電感

圖1是用于評估電源轉換器的設置原理圖。我們要測試的是電源電路的行為，而不是測試板與實(shí)驗室電源之間或與輸出端負載之間的連接線(xiàn)路的影響。為降低這些連接線(xiàn)路的影響，應采取兩項重要措施。第一，連接線(xiàn)路應盡可能短，短線(xiàn)路的電感值比長(cháng)線(xiàn)路低。第二，盡量縮小電流路徑面積可進(jìn)一步降低寄生電感。為實(shí)現目標，一個(gè)顯而易見(jiàn)的辦法是使用絞合線(xiàn)。這使得電流路徑面積僅取決于線(xiàn)路長(cháng)度和絞合線(xiàn)外皮的厚度。圖2顯示了測試電壓轉換器的連接，其使用絞合連接線(xiàn)來(lái)降低線(xiàn)路寄生電感。

圖2 使用短絞合線(xiàn)的實(shí)用操作設置

在基于開(kāi)關(guān)穩壓器的電源中，輸入側和輸出側均有交流電。根據電路拓撲結構，輸入側可能出現脈沖電流，例如在降壓轉換器（降壓控制器）中就會(huì )如此。啟動(dòng)行為以及負載跳變也需要測試。在這些工作條件下，測試設置中的連接線(xiàn)路也承載交流電。

輸入端增加本地儲能器件

如果要測試電源對負載瞬變的響應速度有多快，則被測設計必須提供足夠多的能量。被測設計輸入側的能量來(lái)源不應是限制因素。為確保不出現這種情況，建議在電源輸入端放置一個(gè)較大容值的電容，如圖1中的綠色部分所示。它確保負載瞬變測試可以正確執行。

但是，必須確保電源的后續使用受到非常明確的條件限制。對輸入端儲能器件的影響必須有很好的了解，以便可以正確選定電源輸入電容的大小。

還必須考慮圖1中大電容的另一個(gè)方面。如果需要在電源輸入端施加電壓瞬變以測試相應的行為，則此電容會(huì )大大減慢被測電路經(jīng)受的電壓瞬變。因此，對于這些測試，應移除該電容。

總之，與電源設計相關(guān)的任務(wù)看似簡(jiǎn)單，但有很多事情必須考慮，例如將電路連接到實(shí)驗室工作臺。被測電路的電源線(xiàn)以及遠離被測電路的電源線(xiàn)需要作為交流電路處理，因此，這些電纜必須很短并絞合，以減小這些連接電纜的寄生電感。對電路設計人員而言，這并不是多余的工作，這樣做會(huì )使測試結果接近我們測試的初衷。如果測試設置的影響得以降低，其余結果將更有價(jià)值。隨著(zhù)時(shí)間推移，經(jīng)驗豐富的電源工程師已開(kāi)發(fā)出優(yōu)化電路評估的方法。如果遵循本文中的所有提示，就能順利地完成評估。

Frederik Dostal就讀于德國愛(ài)爾蘭根大學(xué)微電子學(xué)專(zhuān)業(yè)。他于2001年開(kāi)始工作，涉足電源管理業(yè)務(wù)，曾擔任多種應用工程師職位，并在亞利桑那州鳳凰城工作了4年，負責開(kāi)關(guān)模式電源。Frederik于2009年加入ADI公司，擔任歐洲分公司的電源管理技術(shù)專(zhuān)家。

Frederik Dostal該作者的其他文章：FPGA的電源管理第52卷，第1期