Разбиране и измерване на преходно време за възстановяване на захранването

Този тип файл включва графики и схеми с висока разделителна способност, когато е приложимо.

Боб Золо, продуктово планиране, отдел за захранване и енергия, Keysight Technologies
Времето за преходно възстановяване на захранването е спецификацията на захранването с постоянен ток. Той описва колко бързо захранването ще се възстанови от преходно състояние на натоварване на изхода на захранването.   


При идеално захранване, работещо при постоянно напрежение, изходното напрежение ще остане на програмираната стойност, независимо от тока, който се изтегля от захранването от товара. Истинското захранване обаче не може да поддържа програмираното си напрежение, когато има бързо нарастване на тока на натоварване.


В отговор на бързо нарастване на тока, напрежението на захранването ще спадне, докато обратната връзка за регулиране на захранването не доведе напрежението обратно до програмираната стойност. Времето, необходимо на стойността да се върне към програмираната стойност, е времето за възстановяване при преходно натоварване (фиг. 1).


Имайте предвид, че ако преходният ток на натоварване не е бърз преходен процес, а по-скоро бавно се повишава или спада, обратната връзка за регулиране на захранването ще бъде достатъчно бърза, за да регулира и поддържа изходното напрежение без видими преходни процеси. Тъй като скоростта на ръба на текущия преходен процес се увеличава, тя надвишава способността на веригата за обратна връзка на захранването да се „поддържа“ и да поддържа напрежението постоянно, което води до преходно събитие на натоварване.


Electronicdesign Com Sites Electronicdesign com Качвания на файлове 2015 02 0216 Cte Keysight Zollo F1
1. Времето за възстановяване при преходно натоварване е времето "X", за да се възстанови изходното напрежение и да остане в рамките на "Y" миливолта от номиналното изходно напрежение след стъпка "Z" усилвател на промяна в тока на натоварване. "Y" е указаната лента на възстановяване или лента на утаяване, а "Z" е определената промяна на тока на натоварване, обикновено равна на номиналния ток при пълно натоварване на захранването.




Времето за възстановяване на преходния процес на захранване се измерва от началото на преходния процес на натоварване-ток до момента, когато захранването се успокои и отново достигне програмираната стойност. Но всеки път, когато посочите „достига програмирана стойност“, трябва да посочите в рамките на диапазона на толеранс. По този начин времето за възстановяване при преходно натоварване на захранването се посочва като времето, необходимо за достигане на диапазон на толеранс от някои проценти от програмираната стойност, някакъв процент от номиналната мощност или дори лента на толеранс на фиксирано напрежение. Таблицата показва някои примери за преходни спецификации на захранването.  


Разглеждайки захранването на Keysight N7952A, можете да видите, че толерансът на преходния период на възстановяване е определен като 100 mV. Когато измервате преходно време за възстановяване, ако изходното напрежение е 25 V, трябва да измерите колко време е необходимо на захранването да се възстанови до ±100 mV около 25 V.






Electronicdesign Com Sites Electronicdesign com Качвания на файлове 2015 02 0216 Cte Keysight Zollo Table




Усилвателите на мощност илюстрират защо преходното време за възстановяване е важно


Нека да разгледаме едно примерно приложение, където преходната реакция на захранването с постоянен ток е важна. При тестване на усилватели на мощност (PA), използвани в мобилни устройства (като мобилни телефони или таблети), е много важно постоянното напрежение на отклонение в тестваното устройство (DUT) да остане при фиксирано и стабилно напрежение. Ако напрежението се колебае или промени по време на теста, правилните условия на изпитване не се поддържат и получените измервания на RF мощността на DUT няма да бъдат правилни.     


В този случай на БКП ситуацията се влошава поради текущия профил. PA предава в импулси и следователно извлича ток от постоянното отклонение в импулси. Тези импулси имат бързи фронтови скорости и следователно представляват значителни преходни процеси на натоварване върху постоянното отклонение. Всеки път, когато PA импулси, той черпи висок ток, който влачи надолу захранването с постоянен ток. Захранването ще се възстанови бързо; обаче, през времето, когато захранването реагира на преходния процес, напрежението му не е на желаната стойност за теста. След като захранването се възстанови, PA ще работи при правилните тестови условия и по този начин става възможно да се направят правилните измервания на RF мощността. 


С милиарди PA, които се произвеждат и тестват всяка година, производителността на теста е от решаващо значение. Ако захранването се възстановява бавно, това добавя време за тестване към PA и следователно забавя пропускателната способност на производствения тест. Поради това производителите на PA търсят захранващи устройства за бързо възстановяване, за да гарантират, че могат да постигнат максимална производителност на производствения тест. Те разглеждат спецификацията на времето за преходно възстановяване, за да определят кое захранване ще бъде най-добро за тяхното приложение. Така че доставчикът на захранване трябва да може точно да измерва преходното време за възстановяване на захранването, за да представи възможно най-добрата спецификация на производителите на PA.


Измерване на преходно време за възстановяване


Сложната част от измерването на времето за възстановяване при преходно натоварване е определянето кога напрежението навлезе в диапазона на толеранса. Средният волтметър може лесно да измери дали изходното напрежение на постоянен ток е в рамките на толеранса. Това обаче е бавен инструмент и няма да може да вземе проби достатъчно бързо, за да даде смислено измерване на времето с адекватна разделителна способност, за да се каже колко бързо напрежението влезе в диапазона на толеранса.


Поглеждайки отвъд средния волтметър, някои високоскоростни волтметри могат да измерват десетки хиляди показания в секунда с достатъчна точност, за да открият кога напрежението на захранването точно влиза в диапазона на толеранса. Един такъв пример е 34470A DMM на Keysight. Тъй като преходните времена за възстановяване се подобряват, тези волтметри, дори улавящи данни при 50 ksample/s, стават твърде бавни, за да уловят бързото време за възстановяване.  


ОТ НАШИТЕ ПАРТНЬОРИ
2.7-V до 24-V, 2.7-mΩ, 15-A eFuse със защита срещу гореща смяна, ±1.5% монитор на тока и кор. управление на неизправност
TPS25982 2.7-V до 24-V, 2.7mΩ, 15-A интелигентен eFuse - Интегрирана защита срещу гореща смяна с 1.5% точен мониторинг на тока на натоварване и регулируем преходен...
WaveRunner 8000HD: Многорелсов анализ
Правете чувствителни измервания, като характеризиране на срутване на релсата, с пълна увереност благодарение на високия динамичен обхват на WaveRunner 8000HD и 0.5%...
Обхватът би бил по-разумен инструмент за използване, тъй като може лесно да улавя и визуализира много бързи преходни процеси. Средният обхват обаче обикновено има 1%-3% вертикална точност и 8-битова разделителна способност. Следователно, той се бори да осигури достатъчно вертикална точност и разделителна способност, за да определи точно кога изходното постоянно напрежение достигне тясния диапазон на толеранс. 


Поставяйки обхвата в AC свързване, вие се опитвате да увеличите диапазона на толеранса. Въпреки това ще бъде въведена грешка, тъй като пост-преходното установено ниво на постоянен ток ще бъде изкривено поради свързването на променлив ток. Това може да затрудни прецизното идентифициране на постпреходното ниво на постоянен ток в рамките на толеранса, тъй като установеното постоянно напрежение се „издърпва надолу“ от променливотоковия съединител.


Друг вариант би бил да оставите обхвата в DC свързване, но да използвате голямо отместване на постоянен ток върху обхвата, за да увеличите диапазона на толеранса. Това работи добре с изходи за постоянен ток в ниво от 0- до 10-V, но тъй като изходът за постоянен ток се покачва, изместването на постоянен ток също трябва да се повишава. При големи измествания на постоянен ток, минималните волта/деление също трябва да се увеличат, за да поддържат голямото изместване на постоянен ток, което води до по-ниска разделителна способност на измерване в диапазона на толеранса.  


За захранвания с по-широк диапазон на толеранс на напрежението могат да се използват обхвати за извършване на тези измервания. Всъщност осцилоскопите на Keysight предлагат вграден софтуер за анализ на мощността, който извършва измервания на преходни реакции чрез операции до ключ (вижте www.keysight.com/find/scopes-power). Опциите с най-висока производителност, с 10 или 12 бита разделителна способност, имат по-голяма гъвкавост и по-усъвършенствани предни части, което им позволява да правят тези измервания дори за тесни ленти на толеранс на напрежението. Тези обхвати обаче не са толкова често срещани в средната лаборатория.


Electronicdesign Com Sites Electronicdesign com Качвания на файлове 2015 02 0216 Cte Keysight Zollo F3
2. Тази екранна снимка от Keysight IntegraVision Power Analyzer показва измерване на времето за възстановяване при преходно напрежение.




За захранвания с тесни ленти на толеранс на напрежението, високопроизводителен анализатор на качеството на електроенергията може да направи това измерване — при условие че има възможност за еднократно измерване. Единично измерване е необходимо, тъй като преходният процес е еднократно събитие, задействано от нарастващия фронт на текущия импулс. Като алтернатива, ако можете да генерирате повтарящ се преходен ток на натоварване, като например квадратна вълна, при която токът скача между високи и ниски стойности на тока, можете да използвате анализатор на мощност без еднократно измерване, за да уловите повтарящото се преходно събитие.  


Високопроизводителните анализатори на мощност имат по-добра от 0.1% вертикална точност, 16-битова разделителна способност и скорости на цифровизиране от 1 Msample/s или повече. Тази комбинация от бързо цифровизиране и точно измерване на напрежението ви позволява лесно да измервате преходната реакция на натоварването на захранването и да идентифицирате кога е достигната тясната граница на толеранс. Тъй като анализаторът на мощност може директно да измерва напрежението и тока без сонди, можете бързо да настроите това измерване да се задейства от нарастващия ръб на тока и след това да измерите времето за възстановяване на напрежението.  


Един анализатор на мощност с тази възможност е IntegraVision Power Analyzer (фиг. 2), който осигурява единичен изстрел 5-Msample/s дигитализиране на 16 бита едновременно на напрежение и ток, с 0.05% основна точност, като всичко това се показва на голям цветен сензорен екран . Измерването се извършва на 10-V захранване, което се импулси между 2A и 8A. Неговата преходна лента на възстановяване е ±100 mV.


Използвайки двата Y маркера на IntegraVision, можете да идентифицирате горната (10.1 V) и долната (9.9 V) лента на толеранса на напрежението. След това, с двата X маркера, можете да идентифицирате кога започва преходният процес върху текущата форма на вълната с маркер X1 и кога напрежението навлиза в диапазона на толеранса с маркер X2. Времевата разлика между X1 и X2 е преходното време за възстановяване, измерено като 90.4 μs.

Остави съобщение 

Списък на ЛС