Razumijevanje i mjerenje prolaznog vremena oporavka napajanja

Ova vrsta datoteke uključuje grafiku i sheme visoke razlučivosti kada je to primjenjivo.

Bob Zollo, planer proizvoda, odjel za napajanje i energiju, Keysight Technologies
Prijelazno vrijeme oporavka napajanja je specifikacija istosmjernog napajanja. Opisuje koliko će se brzo napajanje oporaviti od stanja prolaznog opterećenja na izlazu napajanja.   


S idealnim napajanjem koje radi na konstantnom naponu, izlazni napon bi ostao na programiranoj vrijednosti bez obzira na struju koju opterećenje izvlači iz napajanja. Pravo napajanje, međutim, ne može održati svoj programirani napon kada postoji brz porast struje opterećenja.


Kao odgovor na brzi porast struje, napon napajanja će pasti sve dok povratna petlja regulacije napajanja ne vrati napon na programiranu vrijednost. Vrijeme koje je potrebno da se vrijednost vrati na programiranu vrijednost je prolazno vrijeme oporavka opterećenja (slika 1).


Imajte na umu da ako tranzijent struje opterećenja nije brz prijelazni proces, već polako raste ili opada, povratna sprega za regulaciju napajanja bit će dovoljno brza da regulira i održava izlazni napon bez ikakvog vidljivog prijelaza. Kako se brzina ruba trenutnog prijelaznog stanja povećava, ona premašuje sposobnost petlje povratne sprege napajanja da "održi" i zadrži konstantan napon, što rezultira događajem prijelaznog opterećenja.


Electronicdesign Com Sites Electronicdesign com Prijenos datoteka 2015 02 0216 Cte Keysight Zollo F1
1. Vrijeme oporavka pri prolaznom opterećenju je vrijeme "X" za oporavak izlaznog napona i zadržavanje unutar "Y" milivolta nominalnog izlaznog napona nakon koraka "Z" promjene struje opterećenja. "Y" je specificirani pojas oporavka ili taloženje, a "Z" je specificirana promjena struje opterećenja, obično jednaka nazivnoj struji punog opterećenja napajanja.




Vrijeme oporavka prijelaznog stanja napajanja mjeri se od početka prijelaza struje opterećenja do trenutka kada se napajanje smiri i ponovno dosegne programiranu vrijednost. Ali svaki put kada navedete "dostigne programiranu vrijednost", morate navesti unutar raspona tolerancije. Stoga je vrijeme oporavka od prolaznog opterećenja napajanja određeno kao vrijeme potrebno da se postigne raspon tolerancije od nekih postotaka programirane vrijednosti, nekog postotka nazivnog izlaza ili čak fiksnog raspona tolerancije napona. U tablici su prikazani neki primjeri specifikacija prolaznog stanja napajanja.  


Gledajući Keysight N7952A napajanje, možete vidjeti da je raspon tolerancije prolaznog vremena oporavka specificiran kao 100 mV. Prilikom mjerenja prolaznog vremena oporavka, ako je izlazni napon 25 V, morate izmjeriti koliko je vremena potrebno napajanju da se vrati na ±100 mV oko 25 V.






Electronicdesign Com Sites Electronicdesign com Prijenos datoteka 2015 02 0216 Cte Keysight Zollo Tablica




Pojačala snage pokazuju zašto je prolazno vrijeme oporavka važno


Pogledajmo primjer aplikacije u kojoj je važan prolazni odgovor istosmjernog napajanja. Prilikom testiranja pojačala snage (PA) koji se koriste u mobilnim uređajima (kao što su mobiteli ili tableti), vrlo je važno da napon istosmjerne struje u uređaju koji se testira (DUT) ostane na fiksnom i stabilnom naponu. Ako bi napon fluktuirao ili promijenio tijekom ispitivanja, ne održavaju se odgovarajući uvjeti ispitivanja i rezultirajuća mjerenja RF snage na DUT-u neće biti točna.     


U ovom slučaju PA, situacija je pogoršana zbog trenutnog profila. PA prenosi u impulsima i stoga povlači struju iz istosmjerne pristranosti u impulsima. Ovi impulsi imaju velike brzine ruba i stoga predstavljaju značajne tranzijente opterećenja na istosmjernoj pristranosti. Svaki put kada se PA pulsira, on povlači veliku struju, što povlači dolje napajanje istosmjernog napajanja. Napajanje će se brzo oporaviti; međutim, tijekom vremena kada napajanje reagira na prijelazni proces, njegov napon nije na željenoj vrijednosti za ispitivanje. Nakon što se napajanje oporavi, PA će tada raditi pod pravim ispitnim uvjetima i tako postaje moguće izvršiti ispravna mjerenja RF snage. 


Budući da se svake godine proizvode i testiraju milijarde PA-ova, propusnost testa je kritična. Ako se napajanje polako oporavlja, to dodaje vrijeme testiranja PA i stoga usporava proizvodni testni protok. Stoga proizvođači PA traže izvore napajanja s brzim obnavljanjem kako bi osigurali da mogu postići maksimalnu propusnost proizvodnog testa. Oni gledaju na specifikaciju prolaznog vremena oporavka kako bi odredili koja će opskrba biti najbolja za njihovu primjenu. Dakle, dobavljač napajanja mora biti u mogućnosti točno izmjeriti prolazno vrijeme oporavka napajanja kako bi proizvođačima PA predstavio najbolju moguću specifikaciju.


Mjerenje prolaznog vremena oporavka


Izazovni dio mjerenja vremena oporavka od prijelaza opterećenja je određivanje kada napon ulazi u raspon tolerancije. Prosječni voltmetar može lako izmjeriti je li izlazni napon istosmjernog toka unutar raspona tolerancije. Međutim, to je spor instrument i neće moći dovoljno brzo uzorkovati da bi dalo smisleno mjerenje vremena uz odgovarajuću razlučivost da bi se moglo reći koliko brzo je napon ušao u raspon tolerancije.


Gledajući dalje od prosječnog voltmetra, određeni voltmetri velike brzine mogu mjeriti desetke tisuća očitanja u sekundi s dovoljnom točnošću da otkriju kada napon napajanja točno ulazi u raspon tolerancije. Jedan takav primjer je Keysightov 34470A DMM. Kako se prolazna vremena oporavka poboljšavaju, ovi voltmetri, čak i hvatajući podatke pri 50 ksample/s, postaju presporo da bi uhvatili brzo vrijeme oporavka.  


OD NAŠIH PARTNERA
2.7-V do 24-V, 2.7-mΩ, 15-A e-osigurač sa zaštitom od zamjene u vrućem vremenu, ±1.5% praćenje struje i prilagod. upravljanje greškom
TPS25982 2.7-V do 24-V, 2.7mΩ, 15-A Smart eFuse - Integrirana zaštita od zamjene vruće s 1.5% točnim nadzorom struje opterećenja i podesivim prijelaznim…
WaveRunner 8000HD: Multi-trail analiza
Izvršite osjetljiva mjerenja, poput karakterizacije kolapsa tračnice, s potpunim povjerenjem zahvaljujući visokom dinamičkom rasponu WaveRunner 8000HD i 0.5%…
Opseg bi bio razumniji alat za korištenje, jer može lako uhvatiti i vizualizirati vrlo brze prijelazne pojave. Prosječni opseg, međutim, obično ima 1% -3% vertikalne točnosti i 8-bitne rezolucije. Posljedično, on se bori s pružanjem dovoljno vertikalne točnosti i rezolucije za precizno lociranje kada istosmjerni izlazni napon dosegne uski raspon tolerancije. 


Stavljanjem opsega u AC spojku, pokušavate zumirati pojas tolerancije. Međutim, doći će do pogreške jer će postojana razina istosmjerne struje biti izobličena zbog AC spojke. To bi moglo otežati preciznu identifikaciju postprijelazne istosmjerne razine unutar tolerancijskog pojasa jer se staloženi istosmjerni napon "povlači" AC spojkom.


Druga opcija bila bi ostaviti opseg u istosmjernoj sprezi, ali upotrijebite veliki pomak istosmjernog toka na opsegu kako biste zumirali raspon tolerancije. Ovo dobro funkcionira s istosmjernim izlazima na razini od 0- do 10-V, ali kako se istosmjerni izlaz raste, istosmjerni pomak također se mora povećati. Kod velikih istosmjernih pomaka, minimalni volti/podjela se također moraju povećati kako bi podržali veliki istosmjerni pomak, što rezultira manjom rezolucijom mjerenja na pojasu tolerancije.  


Za izvore napajanja sa širim rasponom tolerancije napona, za ova mjerenja se mogu koristiti opcini. Zapravo, osciloskopi Keysight nude ugrađeni softver za analizu snage koji vrši mjerenja prolaznog odziva putem operacija ključ u ruke (pogledajte www.keysight.com/find/scopes-power). Opsudi s najvećim performansama, s 10 ili 12 bita rezolucije, imaju veću fleksibilnost i naprednije prednje dijelove, što im omogućuje da vrše ova mjerenja čak i za uske pojaseve tolerancije napona. Međutim, ovi opsegi nisu tako česti na prosječnom laboratorijskom stolu.


Electronicdesign Com Sites Electronicdesign com Prijenos datoteka 2015 02 0216 Cte Keysight Zollo F3
2. Ova snimka zaslona iz Keysight IntegraVision Power Analyzera prikazuje mjerenje vremena oporavka pri prolaznom naponu.




Za izvore napajanja s uskim rasponima tolerancije napona, analizator kvalitete električne energije visokih performansi može izvršiti ovo mjerenje - pod uvjetom da ima mogućnost jednokratnog mjerenja. Jednostruko mjerenje je potrebno jer je prijelazni događaj jednostruki događaj koji se pokreće rastućim rubom trenutnog impulsa. Alternativno, ako možete generirati ponavljajući prolazni proces struje opterećenja, kao što je pravokutni val gdje struja skače između visoke i niske vrijednosti struje, možete koristiti analizator snage bez jednokratnog mjerenja kako biste uhvatili ponovljeni prijelazni događaj.  


Analizatori snage visokih performansi imaju bolju od 0.1% vertikalne točnosti, 16-bitnu razlučivost i brzinu digitalizacije od 1 Msample/s ili više. Ova kombinacija brze digitalizacije i preciznog mjerenja napona omogućuje vam jednostavno mjerenje prolaznog odziva opterećenja napajanja i identificiranje kada se dosegne uski raspon tolerancije. Budući da analizator snage može izravno mjeriti napon i struju bez sondi, možete brzo postaviti ovo mjerenje da se aktivira od rastućeg ruba struje, a zatim izmjeriti vrijeme oporavka napona.  


Jedan analizator snage s ovom mogućnošću je IntegraVision Power Analyzer (slika 2), koji omogućuje digitalizaciju jedne slike od 5 miliona uzoraka/s pri 16 bita istovremeno na napon i struju, s osnovnom točnošću od 0.05%, a sve se prikazuje na velikom zaslonu osjetljivom na dodir u boji . Mjerenje se vrši na 10-V napajanju koje pulsira između 2A i 8A. Njegov prolazni pojas oporavka je ±100 mV.


Koristeći dva Y markera IntegraVisiona, možete identificirati gornji (10.1 V) i dno (9.9 V) pojasa tolerancije napona. Zatim, s dva X markera, možete identificirati kada prijelazni proces počinje na trenutnom valnog oblika s oznakom X1 i kada napon ulazi u pojas tolerancije s oznakom X2. Vremenska razlika između X1 i X2 je prolazno vrijeme oporavka, izmjereno kao 90.4 μs.

Ostavite poruku 

Lista Poruka