摘要：開關(guān)電源的品質(zhì)好壞是電力電子設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的保證，因此對(duì)于開關(guān)電源的測(cè)試至關(guān)重要。本文著重分析了開關(guān)電源的上升/下降時(shí)間測(cè)試以及瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)間測(cè)試兩項(xiàng)測(cè)試內(nèi)容，并闡述了IT8800系列可編程電子負(fù)載在此兩項(xiàng)測(cè)試中的優(yōu)勢(shì)。
正文
我們的生活與越來越多的電力電子設(shè)備分不開，任何的電力電子設(shè)備都需要一個(gè)性能良好可靠的電源。良好的開關(guān)電源必須符合所有功能規(guī)格，保護(hù)特性，安全規(guī)范，電磁兼容能力，可靠性及其他特定需求。開關(guān)電源的測(cè)試項(xiàng)目眾多，本文主要就開關(guān)電源的上升/下降時(shí)間測(cè)試以及瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)間測(cè)試進(jìn)行分析。這兩項(xiàng)功能測(cè)試是對(duì)開關(guān)電源功能測(cè)試的主要項(xiàng)目，是開關(guān)電源關(guān)鍵性能的保證。
艾德克斯IT8800系列可編程電子負(fù)載是艾德克斯的明星系列產(chǎn)品，該系列負(fù)載功能齊全，功率范圍寬廣（150W~600KW），同時(shí)該負(fù)載可調(diào)電流上升下降速度0.0001A/us~2.5A/us，具有25KHZ動(dòng)態(tài)測(cè)試功能，適用于開關(guān)電源上升下降時(shí)間測(cè)試以及瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)間測(cè)試。
開關(guān)電源電壓上升/下降時(shí)間測(cè)試
電源的上升和下降時(shí)間是表征電源特性很重要的一個(gè)參數(shù)，且不同的行業(yè)對(duì)于電源模塊的上升和下降時(shí)間有著不同的需求。如PC電腦，為了保持?jǐn)嚯姾髷?shù)據(jù)有時(shí)間存儲(chǔ)，也就是常說的hold up時(shí)間，所以供電電源的電壓下降時(shí)間不能過快。而LED driver電源則無此要求，要求下降時(shí)間快，因此上升時(shí)間和下降時(shí)間是作為電源產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試中必須提供的規(guī)格。通常定義從10%爬升到90%額定電壓為電源的上升時(shí)間，下降時(shí)間同理為從90%-10%。
為了測(cè)試電源的上升和下降時(shí)間，絕大多數(shù)工程師都會(huì)采用示波器，這是非常主流的測(cè)試方法。因?yàn)槭静ㄆ鲙捒梢宰龅綆装僬譎Z，且針對(duì)時(shí)序的量測(cè)，其measure功能鍵下，提供了直接的上升時(shí)間，下降時(shí)間，周期等量測(cè)功能，幫助用戶得到結(jié)果。
艾德克斯IT8800系列電子負(fù)載，兼具了示波器量測(cè)時(shí)間的功能。IT8800同樣提供了Measure功能，在此功能下，用戶可設(shè)定V1和V2兩點(diǎn)電壓值，通過內(nèi)置的計(jì)時(shí)功能，可自動(dòng)量測(cè)出從V1點(diǎn)上升或下降到V2點(diǎn)的時(shí)間參數(shù)。這樣在一些用負(fù)載帶載實(shí)驗(yàn)中，工程師就無需再接一臺(tái)示波器，或者在手頭邊沒有示波器的情況下，僅憑借負(fù)載就可獲取想要的電源上升和下降時(shí)間參數(shù)。既節(jié)約了成本，又使得測(cè)試變得簡(jiǎn)單快捷。
IT8800為高速的電子負(fù)載，電壓和電流的采樣速率高達(dá)50KHZ，所以測(cè)試電源模塊上升和下降的時(shí)間應(yīng)用中，時(shí)間的分辨率可以高達(dá)20us，理想情況下，可以量測(cè)到的最小上升和下降時(shí)間為20us，一般是小于100us。
開關(guān)電源的瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)間測(cè)試
一個(gè)定電壓輸出的電源，于設(shè)計(jì)中具備反饋控制回路，能夠?qū)⑵漭敵鲭妷哼B續(xù)不斷地維持穩(wěn)定的輸出電壓。由于實(shí)際上反饋控制回路有一定的頻寬，因此限制了電源供應(yīng)器對(duì)負(fù)載電流變化時(shí)的反應(yīng)。若控制回路輸入與輸出之相移與增益為1 時(shí)，超過180度，則電源供應(yīng)器之輸出便會(huì)呈現(xiàn)不穩(wěn)定，失控或震蕩等現(xiàn)象。實(shí)際上，電源供應(yīng)器工作時(shí)的負(fù)載電流也是動(dòng)態(tài)變化的，而不是始終維持不變，因此動(dòng)態(tài)負(fù)載測(cè)試對(duì)電源供應(yīng)器而言是極為重要的。可編程電子負(fù)載可用來模擬電源供應(yīng)器實(shí)際工作時(shí)最惡劣的負(fù)載情況，如負(fù)載電流迅速上升，下降之斜率，周期等。
下圖中體現(xiàn)了不同瞬態(tài)響應(yīng)特性電源模塊在相同負(fù)載動(dòng)態(tài)變化頻率下的特性：
如上所提到的，電子負(fù)載為電源瞬態(tài)響應(yīng)測(cè)試中必不可少的設(shè)備，利用IT8800電子負(fù)載的動(dòng)態(tài)模式測(cè)試電源的瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)間，反應(yīng)出電源在拉載電流階躍變化時(shí)自身穩(wěn)定的能力。 測(cè)試方法為在電源上連接一個(gè)IT8800 系列直流負(fù)載，用電子負(fù)載的動(dòng)態(tài)模式來為電源提供一個(gè)拉載的階躍變化，實(shí)現(xiàn)電源從空載到滿載之間的切換，并用示波器觀察此時(shí)輸出的電壓波形變化來知道電源的響應(yīng)時(shí)間。
艾德克斯IT8800系列電子負(fù)載動(dòng)態(tài)模式操作可以根據(jù)設(shè)定規(guī)則使電子負(fù)載在兩種設(shè)定參數(shù)間切換，電源供應(yīng)器的調(diào)整率和瞬時(shí)的反應(yīng)在高低電流準(zhǔn)位，持續(xù)的時(shí)間及升降率的混合變化下監(jiān)視它的輸出電壓波形。此功能可以用來測(cè)試電源的動(dòng)態(tài)特性，例如計(jì)算機(jī)磁盤驅(qū)動(dòng)器于運(yùn)行或停止時(shí)，其工作電流隨之改變，動(dòng)態(tài)負(fù)載模式便能仿真這些情況。 隨著電子工業(yè)的高速工作的發(fā)展趨勢(shì)，電子負(fù)載對(duì)于暫態(tài)的信號(hào)及動(dòng)態(tài)響應(yīng)的性能要求也變得越來越重要。
結(jié)論：
開關(guān)電源的前期研發(fā)，調(diào)試，檢測(cè)，后期的生產(chǎn)終檢，均會(huì)使用到電子負(fù)載來測(cè)試。艾德克斯電子一直致力于“功率電子”產(chǎn)品為核心的相關(guān)產(chǎn)業(yè)測(cè)試領(lǐng)域的研究，IT8800系列可編程電子負(fù)載是眾多明星產(chǎn)品中的一員，繼承了艾德克斯產(chǎn)品一貫的高性能、高品質(zhì)，能確保高效、準(zhǔn)確的完成各種相關(guān)測(cè)試，為開關(guān)電源的質(zhì)量提供保障，助力電力電子行業(yè)發(fā)展。