Comprensió i mesura del temps de recuperació transitori de la font d'alimentació

Aquest tipus de fitxer inclou gràfics i esquemes d'alta resolució, si escau.

Bob Zollo, planificador de productes, divisió d'energia i energia, Keysight Technologies
El temps de recuperació transitòria de la font d'alimentació és l'especificació d'una font d'alimentació de corrent continu. Descriu la rapidesa amb què es recuperarà la font d'alimentació d'una condició de càrrega transitòria a la sortida de la font d'alimentació.   


Amb una font d'alimentació ideal que funcioni a tensió constant, la tensió de sortida es mantindria en el valor programat, independentment del corrent que la càrrega extragui de la font d'alimentació. Tanmateix, una font d'alimentació real no pot mantenir la seva tensió programada quan hi ha un augment ràpid del corrent de càrrega.


En resposta a un ràpid augment del corrent, la tensió de la font d'alimentació baixarà fins que el bucle de retroalimentació de regulació de la font d'alimentació torni la tensió al valor programat. El temps que triga el valor a tornar al valor programat és el temps de recuperació del transitori de càrrega (Fig. 1).


Tingueu en compte que si el transitori de corrent de càrrega no és un transitori ràpid, sinó que puja o baixa lentament, el bucle de retroalimentació de regulació de la font d'alimentació serà prou ràpid per regular i mantenir la tensió de sortida sense cap transitori visible. A mesura que augmenta la velocitat de la vora del transitori actual, supera la capacitat del bucle de retroalimentació de la font d'alimentació de "mantenir-se" i mantenir la tensió constant, donant lloc a un esdeveniment de transició de càrrega.


Electronicdesign Com Llocs Electronicdesign com Pujades d'arxius 2015 02 0216 Cte Keysight Zollo F1
1. El temps de recuperació de la càrrega transitòria és el temps "X" perquè la tensió de sortida es recuperi i es mantingui dins de "Y" mil·livolts de la tensió de sortida nominal després d'un canvi de pas "Z" en el corrent de càrrega. "Y" és la banda de recuperació o banda de sedimentació especificada, i "Z" és el canvi de corrent de càrrega especificat, normalment igual a la capacitat de corrent de càrrega completa del subministrament.




El temps de recuperació del transitòria de la font d'alimentació es mesura des de l'inici del transitori de la càrrega fins al moment en què la font d'alimentació s'assenta i torna a assolir el valor programat. Però cada vegada que especifiqueu "assoleix un valor programat", heu d'especificar dins d'una banda de tolerància. Així, el temps de recuperació del transitori de càrrega de la font d'alimentació s'especifica com el temps necessari per assolir una banda de tolerància d'algun percentatge del valor programat, un percentatge de la sortida nominal o fins i tot una banda de tolerància de tensió fixa. La taula mostra alguns exemples d'especificacions transitòries de la font d'alimentació.  


Si observeu la font d'alimentació Keysight N7952A, podeu veure que la banda de tolerància al temps de recuperació transitòria s'especifica com a 100 mV. Quan mesureu el temps de recuperació transitòria, si la tensió de sortida és de 25 V, heu de mesurar quant de temps triga la font d'alimentació a recuperar-se a ± 100 mV al voltant de 25 V.






Electronicdesign Com Llocs Electronicdesign com Pujades d'arxius 2015 02 0216 Cte Keysight Zollo Table




Els amplificadors de potència mostren per què el temps de recuperació transitori és important


Vegem un exemple d'aplicació on la resposta transitòria de la font d'alimentació de CC és important. Quan es proveu els amplificadors de potència (PA) utilitzats en dispositius mòbils (com ara telèfons mòbils o tauletes), és molt important que la tensió de polarització de CC al dispositiu a prova (DUT) es mantingui a una tensió fixa i estable. Si la tensió fluctués o canviés durant la prova, les condicions de prova adequades no es mantenen i les mesures de potència de RF resultants al DUT no seran correctes.     


En aquest cas de l'AP, la situació s'agreuja pel perfil actual. El PA transmet en polsos i, per tant, treu el corrent del biaix de CC en polsos. Aquests polsos tenen velocitats de vora ràpides i, per tant, presenten transitoris de càrrega significatius en el biaix de CC. Cada vegada que el PA s'encén, consumeix un corrent elevat, que arrossega la font d'alimentació de polarització de CC. La font d'alimentació es recuperarà ràpidament; tanmateix, durant el temps en què la font d'alimentació respon al transitori, la seva tensió no es troba al valor desitjat per a la prova. Un cop es recuperi la font d'alimentació, el PA funcionarà en les condicions de prova adequades i, per tant, serà possible fer les mesures de potència de RF adequades. 


Amb milers de milions de PA que es fabriquen i es posen a prova cada any, el rendiment de les proves és fonamental. Si la font d'alimentació es recupera lentament, afegeix temps de prova al PA i, per tant, alenteix el rendiment de les proves de fabricació. Els fabricants de PA, per tant, busquen fonts d'alimentació de recuperació ràpida per assegurar-se que poden aconseguir el màxim rendiment de proves de fabricació. Miren l'especificació del temps de recuperació transitòria per determinar quin subministrament serà el millor per a la seva aplicació. Per tant, el venedor de la font d'alimentació ha de ser capaç de mesurar amb precisió el temps de recuperació transitòria de la font d'alimentació per tal de presentar la millor especificació possible als fabricants de PA.


Mesurament del temps de recuperació transitori


La part difícil de mesurar el temps de recuperació de la càrrega transitòria és determinar quan la tensió entra a la banda de tolerància. El voltímetre mitjà pot mesurar fàcilment si la tensió de sortida de CC es troba dins de la banda de tolerància. Tanmateix, és un instrument lent i no podrà fer mostres prou ràpid per donar una mesura de temps significativa amb una resolució adequada per dir la rapidesa amb què la tensió va entrar a la banda de tolerància.


Mirant més enllà del voltímetre mitjà, certs voltímetres d'alta velocitat poden mesurar desenes de milers de lectures per segon amb prou precisió per detectar quan la tensió de la font d'alimentació entra amb precisió a la banda de tolerància. Un d'aquests exemples és el DMM 34470A de Keysight. A mesura que milloren els temps de recuperació transitoris, aquests voltímetres, fins i tot captant dades a 50 ksamples/s, es tornen massa lents per capturar el temps de recuperació ràpid.  


DELS NOSTRES SOCIS
2.7-V a 24-V, 2.7-mΩ, 15-A eFuse amb protecció d'intercanvi en calent, ±1.5% monitor de corrent i ajust. gestió de falles
TPS25982 2.7-V a 24-V, 2.7mΩ, 15-A Smart eFuse - Protecció integrada d'intercanvi en calent amb 1.5% de precisió de control del corrent de càrrega i transició ajustable...
WaveRunner 8000HD: anàlisi multi-rail
Feu mesures sensibles, com ara la caracterització del col·lapse del carril, amb total confiança gràcies a l'alt rang dinàmic de WaveRunner 8000HD i un 0.5%...
Un abast seria una eina més raonable d'utilitzar, ja que pot capturar i visualitzar fàcilment transitoris molt ràpids. Tanmateix, l'abast mitjà sol tenir una precisió vertical de l'1% al 3% i una resolució de 8 bits. En conseqüència, lluita per proporcionar prou precisió i resolució verticals per localitzar amb precisió quan la tensió de sortida de CC arriba a la banda de tolerància estreta. 


En posar l'abast a l'acoblament de CA, intenteu ampliar la banda de tolerància. No obstant això, s'introduirà un error, ja que el nivell de CC establert després del transitori es distorsionarà a causa de l'acoblament de CA. Això podria dificultar la identificació precisa del nivell de CC post-transitori dins de la banda de tolerància, ja que la tensió de CC establerta està sent "abaixada" per l'acoblament de CA.


Una altra opció seria deixar l'abast a l'acoblament de CC, però utilitzar un gran desplaçament de CC a l'àmbit per tal d'apropar la banda de tolerància. Això funciona bé amb sortides de CC en el nivell de 0 a 10 V, però a mesura que la sortida de CC augmenta, el desplaçament de CC també ha d'augmentar. Amb grans desplaçaments de CC, els volts/divisió mínims també han d'augmentar per suportar el gran desplaçament de CC, donant lloc a una resolució de mesurament menor a la banda de tolerància.  


Per a fonts d'alimentació amb una banda de tolerància de tensió més àmplia, es poden utilitzar àmbits per fer aquestes mesures. De fet, els oscil·loscopis Keysight ofereixen un programari d'anàlisi de potència integrat que fa mesures de resposta transitòria mitjançant operacions clau en mà (consulteu www.keysight.com/find/scopes-power). Els telescopis de més alt rendiment, amb 10 o 12 bits de resolució, tenen més flexibilitat i fronts més avançats, cosa que els permet fer aquestes mesures fins i tot per a bandes de tolerància de tensió estretes. Tanmateix, aquests àmbits no són tan habituals al banc de laboratori mitjà.


Electronicdesign Com Llocs Electronicdesign com Pujades d'arxius 2015 02 0216 Cte Keysight Zollo F3
2. Aquesta captura de pantalla de l'analitzador de potència Keysight IntegraVision mostra la mesura del temps de recuperació de la tensió transitòria.




Per a fonts d'alimentació amb bandes de tolerància de tensió estretes, un analitzador de qualitat d'energia d'alt rendiment pot fer aquesta mesura, sempre que tingui la capacitat de mesurar un sol tir. La mesura d'un sol tir és necessària perquè el transitori és un esdeveniment d'un sol tret provocat pel front ascendent del pols actual. Alternativament, si podeu generar un transitori de corrent de càrrega repetitiu, com ara una ona quadrada on el corrent salta entre els valors de corrent alt i baix, podeu utilitzar un analitzador de potència sense mesura d'un sol tir per capturar l'esdeveniment transitori repetit.  


Els analitzadors de potència d'alt rendiment tenen una precisió vertical superior al 0.1%, una resolució de 16 bits i velocitats de digitalització d'1 Mmostra/s o més. Aquesta combinació de digitalització ràpida i mesura de tensió precisa permet mesurar fàcilment la resposta transitòria de càrrega de la font d'alimentació i identificar quan s'arriba a la banda de tolerància estreta. Com que un analitzador de potència pot mesurar directament la tensió i el corrent sense sondes, podeu configurar ràpidament aquesta mesura per activar-se des del front ascendent del corrent i després mesurar el temps de recuperació de la tensió.  


Un analitzador de potència amb aquesta capacitat és l'analitzador de potència IntegraVision (Fig. 2), que proporciona una digitalització de 5 Mmostres/s d'un sol tir a 16 bits simultàniament tant en tensió com en corrent, amb una precisió bàsica del 0.05%, tot es mostra en una gran pantalla tàctil en color. . El mesurament s'està realitzant amb una font de 10 V amb pols entre 2A i 8A. La seva banda de recuperació transitòria és de ±100 mV.


Mitjançant els dos marcadors Y de l'IntegraVision, podeu identificar la part superior (10.1 V) i la part inferior (9.9 V) de la banda de tolerància de tensió. Aleshores, amb els dos marcadors X, podeu identificar quan comença el transitori a la forma d'ona actual amb el marcador X1 i quan la tensió entra a la banda de tolerància amb el marcador X2. La diferència de temps entre X1 i X2 és el temps de recuperació transitori, mesurat com a 90.4 μs.

Deixa un missatge 

Llista de missatges