A tápegység tranziens helyreállítási idejének megértése és mérése

Ez a fájltípus nagy felbontású grafikákat és sémákat tartalmaz, ha alkalmazható.

Bob Zollo, terméktervező, Power and Energy Division, Keysight Technologies
A tápegység tranziens helyreállítási ideje az egyenáramú tápegység specifikációja. Leírja, hogy a tápegység milyen gyorsan tér vissza a tápegység kimenetén jelentkező tranziens terhelési állapotból.   


Állandó feszültség mellett működő ideális tápegység esetén a kimeneti feszültség a programozott értéken maradna, függetlenül attól, hogy a terhelés milyen áramot vesz fel a tápegységből. Egy valódi tápegység azonban nem tudja fenntartani a programozott feszültségét, ha a terhelési áram gyorsan növekszik.


Az áramerősség gyors növekedésére válaszul a tápfeszültség lecsökken mindaddig, amíg a tápegység szabályozási visszacsatoló hurok vissza nem állítja a feszültséget a programozott értékre. Az az idő, amely alatt az érték visszaáll a programozott értékre, a terhelés tranziens helyreállítási ideje (1. ábra).


Vegye figyelembe, hogy ha a terhelés-áram tranziens nem gyors tranziens, hanem inkább lassan emelkedik vagy csökken, a tápegység szabályozási visszacsatoló hurok elég gyors lesz a kimeneti feszültség szabályozásához és fenntartásához látható tranziens nélkül. Ahogy az áramtranziens élsebessége növekszik, az meghaladja a tápegység visszacsatoló hurok azon képességét, hogy lépést tartson és állandóan tartsa a feszültséget, ami terhelési tranziens eseményt eredményez.


Electronicdesign Com Sites Electronicdesign com Fájlok Feltöltések 2015 02 0216 Cte Keysight Zollo F1
1. A terhelés-tranziens helyreállítási idő az az "X" idő, amely alatt a kimeneti feszültség helyreáll, és a névleges kimeneti feszültség "Y" millivolton belül marad a terhelési áram "Z" amperlépéses változását követően. Az "Y" a megadott helyreállítási sáv vagy leállási sáv, a "Z" pedig a meghatározott terhelési áramváltozás, amely általában megegyezik a tápegység teljes terhelési áramának névleges értékével.




A tápegység tranziens helyreállítási idejét a terhelés-áram tranziens kezdetétől addig mérjük, amíg a tápegység leáll, és ismét eléri a programozott értéket. De bármikor megadja, hogy „elér egy programozott értéket”, meg kell adnia egy tűréstartományon belül. Így a tápegység terhelés-tranziens helyreállítási ideje az az idő, amely a programozott érték néhány százalékának, a névleges teljesítmény néhány százalékának, vagy akár egy rögzített feszültségtűrési sávnak a tűrési sávjának eléréséhez szükséges. A táblázat néhány példát mutat be a tápegység tranziens specifikációira.  


A Keysight N7952A tápegységet nézve láthatja, hogy a tranziens helyreállítási idő tűréssávja 100 mV. A tranziens helyreállítási idő mérésekor, ha a kimeneti feszültség 25 V, meg kell mérni, hogy mennyi idő alatt tér vissza a tápegység ±100 mV-on belülre 25 V körül.






Electronicdesign Com Sites Electronicdesign com Fájlok Feltöltések 2015 02 0216 Cte Keysight Zollo Table




A teljesítményerősítők jól példázzák, miért fontos az átmeneti helyreállítási idő


Nézzünk egy példaalkalmazást, ahol az egyenáramú tápegység tranziens válasza fontos. A mobileszközökben (például mobiltelefonokban vagy táblagépekben) használt teljesítményerősítők (PA) tesztelésekor nagyon fontos, hogy a vizsgált eszközben (DUT) érkező egyenáramú előfeszítő feszültség állandó és stabil feszültségen maradjon. Ha a feszültség ingadozna vagy megváltozna a teszt során, a megfelelő tesztkörülmények nem maradnak fenn, és a DUT-n kapott rádiófrekvenciás teljesítménymérés nem lesz megfelelő.     


A PA jelen esetben a jelenlegi profil miatt súlyosbodik a helyzet. A PA impulzusokban továbbítja, és ezért impulzusokban húzza le az áramot a DC előfeszítésről. Ezeknek az impulzusoknak gyors élsebessége van, ezért jelentős terhelési tranzienseket mutatnak az egyenáram előfeszítésen. Minden alkalommal, amikor a PA bekapcsol, nagy áramot vesz fel, ami lehúzza az egyenáramú előfeszített tápegységet. Az áramellátás gyorsan helyreáll; mindazonáltal, amíg a tápegység reagál a tranziensre, a feszültsége nem éri el a teszthez kívánt értéket. Amint az áramellátás helyreáll, a PA a megfelelő tesztkörülmények között fog működni, és így lehetővé válik a megfelelő RF teljesítmény mérések elvégzése. 


Mivel évente több milliárd PA-t gyártanak és tesztelnek, a tesztelési teljesítmény kritikus. Ha a tápegység lassan helyreáll, az megnöveli a tesztidőt a PA-hoz, és ezért lelassítja a gyártási teszt teljesítményét. A PA-gyártók ezért gyors helyreállítású tápegységeket keresnek, hogy biztosítsák a maximális gyártási tesztteljesítmény elérését. A tranziens helyreállítási időre vonatkozó specifikáció alapján határozzák meg, hogy melyik táp lesz a legjobb az alkalmazásukhoz. Tehát a tápegység szállítójának tudnia kell pontosan mérni a tápegység tranziens helyreállítási idejét, hogy a lehető legjobb specifikációt mutassa be a PA-gyártóknak.


Az átmeneti helyreállítási idő mérése


A terhelés-tranziens helyreállítási idő mérésének kihívást jelentő része annak meghatározása, hogy a feszültség mikor lép be a tűréssávba. Az átlagos voltmérő könnyen meg tudja mérni, hogy az egyenáramú kimeneti feszültség a tűréstartományon belül van-e. Ez azonban egy lassú műszer, és nem lesz képes elég gyorsan mintát venni ahhoz, hogy értelmes időmérést adjon megfelelő felbontással, hogy megmondja, milyen gyorsan lépett be a feszültség a tűréssávba.


Az átlagos voltmérőn túlmutatóan, bizonyos nagy sebességű voltmérők másodpercenként több tízezer leolvasást képesek mérni kellő pontossággal ahhoz, hogy észleljék, mikor lép be pontosan a tápfeszültség a tűréssávba. Ilyen például a Keysight 34470A DMM. A tranziens helyreállítási idők javulásával ezek a voltmérők még 50 ksamples/s sebességgel is túl lassúak lesznek a gyors helyreállítási idő rögzítéséhez.  


PARTNEREINKTŐL
2.7 V-tól 24 V-ig, 2.7 mΩ, 15 A-es e-biztosíték üzem közbeni csere védelemmel, ±1.5%-os áramerősség monitorral és beállítóval. hiba mgmt
TPS25982 2.7 V – 24 V, 2.7 mΩ, 15 A Smart eFuse - Integrált Hot Swap védelem 1.5%-os pontos terhelési áramfigyeléssel és állítható tranzienssel…
WaveRunner 8000HD: Többsínes elemzés
Végezzen érzékeny méréseket, például sínösszeomlás jellemzését, teljes magabiztossággal a WaveRunner 8000HD nagy dinamikatartományának és 0.5%-os…
A szkóp ésszerűbb eszköz lenne a használata, mivel könnyen rögzíti és megjeleníti a nagyon gyors tranzienseket. Az átlagos hatókör azonban jellemzően 1–3%-os függőleges pontossággal és 8 bites felbontással rendelkezik. Következésképpen nem tud elegendő függőleges pontosságot és felbontást biztosítani ahhoz, hogy pontosan meghatározza, amikor az egyenáramú kimeneti feszültség eléri a szűk tűréssávot. 


A távcső váltóáramú csatolásba helyezésével megpróbálja nagyítani a tűréssávot. Azonban hiba lép fel, mivel a tranziens után beállított egyenáram torzul a váltakozó áramú csatolás miatt. Ez megnehezítheti a tranziens utáni egyenáram pontos meghatározását a tűréssávon belül, mivel az állandó DC feszültséget „lehúzza” az AC csatolás.


Egy másik lehetőség az, hogy a távcsőt egyenáramú csatolásban hagyjuk, de nagy egyenáramú eltolást használunk a távcsőn a tűréssáv nagyításához. Ez jól működik a 0–10 V-os egyenáramú kimenetekkel, de ahogy a DC kimenet emelkedik, az egyenáram-eltolásnak is emelkednie kell. Nagy egyenáram-eltolás esetén a minimális volt/osztásnak is növekednie kell, hogy támogassa a nagy egyenáram-eltolást, ami kisebb mérési felbontást eredményez a tűréssávon.  


A szélesebb feszültségtűrési tartományú tápegységek esetében a mérések elvégzésére távcsövek használhatók. Valójában a Keysight oszcilloszkópok beépített teljesítményelemző szoftvert kínálnak, amely tranziens válaszmérést végez kulcsrakész műveletekkel (lásd a www.keysight.com/find/scopes-power webhelyet). A legnagyobb teljesítményű, 10 vagy 12 bites felbontású távcsövek nagyobb rugalmassággal és fejlettebb előlappal rendelkeznek, így még szűk feszültségtűrési sávok esetén is elvégezhetik ezeket a méréseket. Ezek a hatótávolságok azonban nem olyan gyakoriak az átlagos laboratóriumi padon.


Electronicdesign Com Sites Electronicdesign com Fájlok Feltöltések 2015 02 0216 Cte Keysight Zollo F3
2. Ez a Keysight IntegraVision Power Analyzer képernyőképe a feszültség-tranziens helyreállítási idő mérését mutatja.




Szűk feszültségtűrési tartományú tápegységek esetén ezt a mérést egy nagy teljesítményű áramminőség-analizátor tudja elvégezni – feltéve, hogy rendelkezik egyszeri mérési képességgel. Az egyszeri mérésre azért van szükség, mert a tranziens egylövéses esemény, amelyet az áramimpulzus felfutó éle vált ki. Alternatív megoldásként, ha tud ismétlődő terhelés-áram-tranzienseket generálni, például négyszöghullámot, ahol az áram a magas és az alacsony áramértékek között ugrik, akkor az ismétlődő tranziens esemény rögzítéséhez teljesítményelemzőt is használhat egyetlen felvétel mérése nélkül.  


A nagy teljesítményű teljesítményelemzők 0.1%-nál jobb függőleges pontossággal, 16 bites felbontással és 1 Msample/s vagy nagyobb digitalizálási sebességgel rendelkeznek. A gyors digitalizálás és a pontos feszültségmérés ezen kombinációja lehetővé teszi a tápegység terhelési tranziens válaszának egyszerű mérését és annak azonosítását, hogy mikor éri el a szűk tűréssávot. Mivel a teljesítményelemző szondák nélkül képes közvetlenül mérni a feszültséget és az áramerősséget, gyorsan beállíthatja ezt a mérést úgy, hogy az áram felfutó éléről induljon, majd mérje a feszültség-visszaállítási időt.  


Az egyik ilyen képességgel rendelkező teljesítményelemző az IntegraVision Power Analyzer (2. ábra), amely 5 bites, egyidejűleg 16 Msample/s digitalizálást biztosít 0.05%-os alappontossággal, mindezt egy nagy színes érintőképernyőn jeleníti meg. . A mérés 10A és 2A között impulzusos 8 V-os tápon történik. Tranziens helyreállítási sávja ±100 mV.


Az IntegraVision két Y markere segítségével azonosíthatja a feszültségtűrési sáv felső (10.1 V) és alsó részét (9.9 V). Ezután a két X markerrel azonosíthatja, hogy a tranziens mikor kezdődik az aktuális hullámformában az X1 markerrel, és mikor lép be a feszültség az X2 jelzővel a tűréssávba. Az X1 és X2 közötti időkülönbség a tranziens helyreállítási idő, 90.4 μs-ban mérve.

Hagyjon üzenetet 

Üzenetlista