Comprensión e medición do tempo de recuperación transitoria da fonte de alimentación

Este tipo de ficheiro inclúe gráficos e esquemas de alta resolución cando proceda.

Bob Zollo, planificador de produtos, división de enerxía e enerxía, Keysight Technologies
O tempo de recuperación transitoria da fonte de alimentación é a especificación dunha fonte de alimentación de CC. Describe a rapidez con que se recuperará a fonte de alimentación dunha condición de carga transitoria na saída da fonte de alimentación.   


Cunha fonte de alimentación ideal funcionando en tensión constante, a tensión de saída permanecería no valor programado, independentemente da corrente que extraia a carga da fonte de alimentación. Non obstante, unha fonte de alimentación real non pode manter a súa tensión programada cando hai un rápido aumento da corrente de carga.


En resposta a un aumento rápido da corrente, a tensión da fonte de alimentación caerá ata que o bucle de retroalimentación de regulación da fonte de alimentación volva a subir a tensión ao valor programado. O tempo que tarda o valor en volver ao valor programado é o tempo de recuperación do transitorio de carga (Fig. 1).


Teña en conta que se o transitorio de corrente de carga non é un transitorio rápido, senón que sube ou baixa lentamente, o bucle de retroalimentación da regulación da fonte de alimentación será o suficientemente rápido como para regular e manter a tensión de saída sen ningún transitorio visible. A medida que aumenta a velocidade de bordo do transitorio actual, supera a capacidade do bucle de retroalimentación da fonte de alimentación para "manter" e manter a tensión constante, o que provoca un evento transitorio de carga.


Electronicdesign Com Sites Electronicdesign com Cargas de ficheiros 2015 02 0216 Cte Keysight Zollo F1
1. O tempo de recuperación do transitorio de carga é o tempo "X" para que a tensión de saída se recupere e permaneza dentro dos milivoltios "Y" da tensión de saída nominal despois dun cambio de paso "Z" na corrente de carga. "Y" é a banda de recuperación ou banda de asentamento especificada, e "Z" é o cambio de corrente de carga especificado, normalmente igual ao valor nominal de corrente de carga completa da subministración.




O tempo de recuperación do transitorio da fonte de alimentación mídese desde o inicio do transitorio da corrente de carga ata cando a fonte de alimentación se establece e alcanza de novo o valor programado. Pero sempre que especifique "alcanza un valor programado", debe especificar dentro dunha banda de tolerancia. Así, o tempo de recuperación do transitorio de carga da fonte de alimentación especifícase como o tempo necesario para acadar unha banda de tolerancia dun por cento do valor programado, algún por cento da saída nominal ou mesmo unha banda de tolerancia de tensión fixa. A táboa mostra algúns exemplos de especificacións transitorias da fonte de alimentación.  


Mirando a fonte de alimentación Keysight N7952A, podes ver que a banda de tolerancia ao tempo de recuperación transitoria está especificada como 100 mV. Ao medir o tempo de recuperación transitoria, se a tensión de saída é de 25 V, debe medir o tempo que tarda a fonte de alimentación en recuperarse ata ± 100 mV ao redor de 25 V.






Electronicdesign Com Sites Electronicdesign com Cargas de ficheiros 2015 02 0216 Cte Keysight Zollo Table




Os amplificadores de potencia mostran por que é importante o tempo de recuperación transitoria


Vexamos un exemplo de aplicación onde a resposta transitoria da fonte de alimentación de CC é importante. Ao probar os amplificadores de potencia (PA) utilizados en dispositivos móbiles (como teléfonos móbiles ou tabletas), é moi importante que a tensión de polarización de CC no dispositivo en proba (DUT) permaneza nunha tensión fixa e estable. Se a tensión flutúase ou cambiase durante a proba, non se manteñen as condicións de proba adecuadas e as medicións de potencia de RF resultantes no DUT non serán correctas.     


Neste caso da AP, a situación agrávase polo perfil actual. O PA transmite en pulsos e, polo tanto, tira a corrente da polarización de CC en pulsos. Estes pulsos teñen velocidades de borde rápidas e, polo tanto, presentan transitorios de carga significativos na polarización de CC. Cada vez que o PA pulsa, recibe unha corrente elevada, o que arrastra a fonte de alimentación de polarización de CC. A fonte de alimentación recuperarase rapidamente; porén, durante o tempo en que a fonte de alimentación responde ao transitorio, a súa tensión non está no valor desexado para a proba. Unha vez que se recupere a fonte de alimentación, o PA funcionará nas condicións de proba correctas e, polo tanto, será posible facer as medidas de potencia de RF adecuadas. 


Con miles de millóns de PA que se fabrican e se proban cada ano, o rendemento das probas é fundamental. Se a fonte de alimentación se recupera lentamente, engade tempo de proba ao PA e, polo tanto, ralentiza o rendemento das probas de fabricación. Polo tanto, os fabricantes de PA buscan fontes de alimentación de recuperación rápida para garantir que poidan acadar o máximo rendemento das probas de fabricación. Buscan a especificación do tempo de recuperación transitoria para determinar que subministración será mellor para a súa aplicación. Polo tanto, o provedor da fonte de alimentación debe poder medir con precisión o tempo de recuperación transitoria da fonte de alimentación para presentar a mellor especificación posible aos fabricantes de PA.


Medición do tempo de recuperación transitoria


A parte difícil de medir o tempo de recuperación de carga transitoria é determinar cando a tensión entra na banda de tolerancia. O voltímetro medio pode medir facilmente se a tensión de saída de CC está dentro da banda de tolerancia. Non obstante, é un instrumento lento e non poderá tomar mostras o suficientemente rápido como para dar unha medición de tempo significativa cunha resolución adecuada para dicir a rapidez con que a tensión entrou na banda de tolerancia.


Mirando máis aló do voltímetro medio, certos voltímetros de alta velocidade poden medir decenas de miles de lecturas por segundo coa suficiente precisión para detectar cando a tensión da fonte de alimentación entra con precisión na banda de tolerancia. Un destes exemplos é o DMM 34470A de Keysight. A medida que melloran os tempos de recuperación transitoria, estes voltímetros, incluso capturando datos a 50 ksmostras/s, vólvense demasiado lentos para capturar o tempo de recuperación rápido.  


DOS NOSOS COMPAÑEIROS
2.7-V a 24-V, 2.7-mΩ, 15-A eFuse con protección hot-swap, ±1.5% monitor de corrente e axuste. xestión de fallos
TPS25982 Smart eFuse de 2.7 V a 24 V, 2.7 mΩ, 15 A - Protección de intercambio en caliente integrada con monitorización de corriente de carga precisa del 1.5 % y transitorio axustable...
WaveRunner 8000HD: Análise de varios carriles
Realice medicións sensibles, como a caracterización do colapso do carril, con total confianza grazas ao alto rango dinámico do WaveRunner 8000HD e ao 0.5%...
Un osciloscopio sería unha ferramenta máis razoable de usar, xa que pode capturar e visualizar facilmente transitorios moi rápidos. Non obstante, o alcance medio adoita ter unha precisión vertical do 1%-3% e unha resolución de 8 bits. En consecuencia, loita por proporcionar suficiente precisión vertical e resolución para localizar con precisión cando a tensión de saída de CC alcanza a estreita banda de tolerancia. 


Ao poñer o alcance no acoplamento de CA, tenta ampliar a banda de tolerancia. Non obstante, introducirase un erro xa que o nivel de CC asentado post-transitorio distorsionarase debido ao acoplamento de CA. Isto podería dificultar a identificación con precisión do nivel de CC post-transitorio dentro da banda de tolerancia xa que o acoplamento de CA está a "baixar" a tensión de CC establecida.


Outra opción sería deixar o osciloscopio no acoplamento de CC, pero utilizar un gran desplazamento de CC no osciloscopio para ampliar a banda de tolerancia. Isto funciona ben con saídas de CC no nivel de 0 a 10 V, pero a medida que a saída de CC aumenta, a compensación de CC tamén debe subir. Con grandes compensacións de CC, os voltios/división mínimos tamén deben aumentar para soportar a gran compensación de CC, o que resulta nunha resolución de medición menor na banda de tolerancia.  


Para fontes de alimentación cunha banda de tolerancia de voltaxe máis ampla, pódense usar os osciloscopios para facer estas medicións. De feito, os osciloscopios Keysight ofrecen un software de análise de potencia integrado que realiza medicións de resposta transitoria mediante operacións chave en man (consulta www.keysight.com/find/scopes-power). Os osciloscopios de maior rendemento, con 10 ou 12 bits de resolución, teñen máis flexibilidade e frontes máis avanzados, o que lles permite facer estas medicións incluso para bandas de tolerancia de tensión estreitas. Non obstante, estes ámbitos non son tan comúns no banco de laboratorio medio.


Electronicdesign Com Sites Electronicdesign com Cargas de ficheiros 2015 02 0216 Cte Keysight Zollo F3
2. Esta captura de pantalla do Keysight IntegraVision Power Analyzer mostra a medición do tempo de recuperación de voltaxe transitoria.




Para fontes de alimentación con bandas de tolerancia de tensión estreitas, un analizador de calidade de enerxía de alto rendemento pode facer esta medición, sempre que teña capacidade de medición dun só disparo. É necesaria a medición dun disparo porque o transitorio é un evento dun disparo desencadeado polo flanco ascendente do pulso actual. Alternativamente, se pode xerar un transitorio de corrente de carga repetitivo, como unha onda cadrada onde a corrente salta entre os valores de corrente alto e baixo, pode utilizar un analizador de potencia sen medición dun só disparo para capturar o evento transitorio repetido.  


Os analizadores de potencia de alto rendemento teñen unha precisión vertical superior ao 0.1 %, resolución de 16 bits e velocidades de dixitalización de 1 Mmostra/s ou máis. Esta combinación de dixitalización rápida e medición de tensión precisa permítelle medir facilmente a resposta transitoria da carga da fonte de alimentación e identificar cando se alcanza a estreita banda de tolerancia. Dado que un analizador de potencia pode medir directamente a tensión e a corrente sen sondas, pode configurar rapidamente esta medida para que se active desde o bordo ascendente da corrente e despois medir o tempo de recuperación da tensión.  


Un analizador de potencia con esta capacidade é o Analizador de potencia IntegraVision (Fig. 2), que proporciona unha dixitalización de 5 Mmostra/s a 16 bits simultáneamente tanto en tensión como en corrente, cunha precisión básica do 0.05 %, todo mostrado nunha gran pantalla táctil en cor. . A medición realízase nunha fonte de 10 V pulsada entre 2 A e 8 A. A súa banda de recuperación transitoria é de ±100 mV.


Usando os dous marcadores Y do IntegraVision, pode identificar a parte superior (10.1 V) e a inferior (9.9 V) da banda de tolerancia de tensión. Despois, cos dous marcadores X, pode identificar cando comeza o transitorio na forma de onda actual co marcador X1 e cando a tensión entra na banda de tolerancia co marcador X2. A diferenza de tempo entre X1 e X2 é o tempo de recuperación transitoria, medido como 90.4 μs.

Deixar unha mensaxe 

Lista de mensaxes