电源动态负载响应测试详细步骤
在负载电流迅速突变的情况下,如果输出滤波电容的容值过小,导致电压下降的速度远高于反馈电路控制调整管动作的速度,将会在加载电流时带来较大的电压跌落。,如MOSFET/IGBT驱动电路、闪光灯等装置,其主要的特点是存在较大的负载突变,其存在时间较短的大功率状态以及时间较长的空闲(低功率)状态。根据实际DUT测试,可能会存在上图测试波形,可见此测试中DUT的输出电压在跳变过程中存在非常大的振铃,此振荡频
1.引言
瞬态响应是输出电压可能由于负载变化而偏离的量。负载发生变化时,电源不能立即对新条件作出反应,因而存储的能量会变得过多或不足。能量过剩或缺乏能量问题将由输出电容器负责解决。它们要么通过消耗电荷来维持负载从而导致电压降低,要么就会储存多余的能量从而导致电压升高。通过几个交换循环,电源将调整为仅存储负载所需的量而输出电压将恢复标称值。
测量瞬态响应时,输出电压偏离其标称值的量、恢复所需的时间或电压超出规定调节限值的时间都会产生影响。与纹波和噪声(只有负载和输入电压条件限制)不同,瞬态响应具有一些可能影响其测量的其他条件。
这些条件是:1.施加的负载阶跃的转换速率;
2.启动电流和结束电流;
转换速率对瞬态响应有很大影响,因为在电源能够赶上变化的条件之前,负载变化越快,输出偏离的量就越大。
启动和结束电流的电平也会产生影响。电源在轻负载时通常表现不同,并且跨越这些区域的瞬态可能导致电源的反应不同于在同一区域发生瞬态时的反应。启动和结束电流以及转换速率还决定了电流变化的时间,并且应该符合指定的条件。
2.测试环境搭建

3.测试步骤
3.1测试条件
动态负载响应测试设置条件:
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瞬态测试抽载机设置条件 |
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负载阶跃 |
Imax(10%~90%) |
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Imax(10%~50%) |
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上升斜率 |
2.5A/us |
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下降斜率 |
2.5A/us |
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占空比 |
50% |
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周期 |
1ms |
3.2电子负载设置
电子负载型号:ITECH---IT8511 A+
1.按下 Shift+②(Tran),操作左右移动键,移动至 ON,按 Enter 键。

2.按左右移动键选择 CONTINUOUS,按 Enter 键确认。

3.设置上升下降电流斜率 UP =2.5A/uS,按 Enter 键确认。DOWN=2.5 A/uS,按 Enter 键确认。


5.根据实际负载电流值设置 A,B 的值,按 Enter 键确认。

AB 值设置参考:
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Level A (A) |
Level B (A) |
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方式 1 |
输出电流的 10% |
输出电流的 50% |
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方式 2 |
输出电流的 10% |
输出电流的 100% |
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方式 3 |
根据实际负载要求设置 |
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6.设置切换频率值,一般设置为 1KHZ,按 Enter 键确认。

7.设置占空比,默认值50%即可,按 Enter 键确认。

8.之后按 Shift+Trigger键,完成设置。

负载动态响应失效分析案例:
1. 严重振铃的电压波形

根据实际DUT测试,可能会存在上图测试波形,可见此测试中DUT的输出电压在跳变过程中存在非常大的振铃,此振荡频率通常在系统的开环传递函数增益裕度曲线在180°交越点所对应的频率附近。这也意味着系统的相位裕度很小,对此振荡频率的阻尼较弱。
可能的原因:1,这表示它的控制环路存在明显的稳定性问题。在大多数情况下,这都是由于转换器的环路补偿设置与输出电容的容量不匹配而造成的。
2,PCB布局中的路径电感、电源输入端的振荡过程等也会造成类似的的振铃现象。如果我们使用快速负载瞬变测试工具来测试,这些问题都可以很容易地被定位出来。
2.较大的电压跌落和过冲

在部分测试中,可能会观测到具有过大的电压过冲和跌落特征的波形,这种波形通常更容易出现在线性稳压电路中。
- 分析:这种情况的原因通常指向电源的输出滤波电容,电容的容值选取和整个反馈环路特性严重失配、电容的ESR特性劣化/虚焊、布线不合理可能都会导致此现象。一般来说,线性电源器件对输出电容的容值要求更高。在负载电流迅速突变的情况下,如果输出滤波电容的容值过小,导致电压下降的速度远高于反馈电路控制调整管动作的速度,将会在加载电流时带来较大的电压跌落。反之,将会在卸载电流时带来较大的电压过冲。
部分电源系统可能需要驱动一些特定的负载装置,如MOSFET/IGBT驱动电路、闪光灯等装置,其主要的特点是存在较大的负载突变,其存在时间较短的大功率状态以及时间较长的空闲(低功率)状态。由于占空比较低,因此其平均功率较低,在电源设计时,可能会存在电容容量选择不足的情况。对于这种电路,使用动态响应测试功能可以非常直观的观察到电压的变化,对设计会有很大的帮助。
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