电源动态响应反应其对负载突变的应变能力
电源的动态响应反映了电源对负载电流发生突变时的应变能力,也是评估电源环路稳定性最简单的方法之一。在设计电源为动态负载供电时,电源的不合理设计会导致电源输出电压出现较大的上下冲尖峰,轻者导致电路重启,重者导致元器件过压而损坏。
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相信上图所示波形,有不少硬件工程师都见过类似的波形。此波形存在较大的上下冲尖峰电压,什么样的电路会出现这种现象呢?下面就来讨论一下电源动态响应在哪些应用场合比较关注、及其测试方法、调试改进设计。
以下的几种应用会出现负载电流大动态变化,同时可能导致电源输出电压的较大波动。
- 带功放的电路,并通过使能端控制其工作;
- 带射频单元电路,射频电路一般不会连续发射,射频电路发射信号瞬态电流较大;
- 带大功率继电器或电磁阀的电路,一般在启动瞬间需求的电流较大。
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测试电源的动态性能,一般需要如下设备:供电电源、可编程电子负载仪、示波器等。
输入电压为额定值,使输出负载在额定值的25%~50%~25%和50%~75%~50%周期性变化。如无特殊要求,则按照周期0.5MS,变化速率1A/uS设定(变化速率,部分负载仪可设定,大多数为定值)。
用示波器测量输出电压的过冲幅度及恢复时间,注意此时器件不能出现啸叫。
实际应用中可能出现负载在10%到100%变化的情形,此时需要保证电源能正常工作。输出电压的上下冲幅值也会稍大。
电源一般都为闭环控制,比较科学的分析方法是利用传递函数进行分析。此分析方法需要很专业的学术知识,对于设计应用难度较大。一般是通过测试加调试实现电路的稳定性。
- 根据调试经验,一般改善电源动态响应的方法有两种:
- 增大输出电容,即增加电源瞬间输出电能的能力;
- 通过阻容组合,调整不同频段的反馈增益。常用器件为电容,并联或串联来得到合适的高频增益;
以上都是经验之谈,要真正设计出稳定的电源,还需要借助工具仪器。我司最新引进了“电源环路分析仪”,可以对每个电源进行定量的分析,根据测试结果得出合理的参数配置。
调整之前的波形:
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测试调整后的波形:
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