嗨,欢迎来到兆亿微波官方商城!
服务热线: 010-82888379  13718660290
购物车图片 购物车 ( )
全部商品分类

小功率电子负载实现快速负载瞬态测试

2021/3/12 13:15:30
浏览次数: 37

  在DCDC电源测试中,负载瞬态测试(Load Transient Test)是十分重要的一环,利用负载瞬态测试,可以快速评估所测电源的稳定性与快速性,而在DCDC转换器芯片的选型时,负载瞬态测试表现也是评估该芯片动态性能的重要参考。下图是某DCDC转换器负载瞬态测试的典型波形,CH3为输出电压的AC分量,CH4为负载电流。注意到负载电流上升斜率与下降斜率并不相同,较缓的上升斜率对应较小的电压跌落(Undershoot),而陡峭的下降斜率则对应较大的电压过冲(Overshoot)。

小功率电子负载实现快速负载瞬态测试

  图1 负载动态典型波形


  负载瞬态通常使用电子负载(E-Load)进行测试,前面提到,负载的跳变斜率(Slew Rate)将对测试结果产生关键影响,然而受设备内部电路限制,常规电子负载所能实现的di/dt不会很高,另外受不同厂家设计等因素影响,不同型号的电子负载其能实现的跳变速率也不尽相同,如下图2(a)(b)所示,两图分别为型号A和B,在同样设置2.5A/us时的实际电流上升斜率对比,可以看到实际电流跳变斜率远小于设置值,而不同型号的跳变斜率也不一样。这可能导致电源瞬态测试结果偏理想,或对不同芯片之间性能评估不够客观。因此,设计一款简易实用,负载跳变斜率可满足实验要求的电子负载具有重要工程意义。

小功率电子负载实现快速负载瞬态测试小功率电子负载实现快速负载瞬态测试

  图2(a) 型号A                                                                               图2(b) 型号B


  要实现较高的负载跳变速率,常规的设计思路是使用MOSFET对负载电阻进行开断,该方法实现虽然简单,但实际应用时存在一个明显缺点:由于MOSFET的开关过程一般在百ns级,因此限制负载电流跳变速率的主要是所选负载电阻的ESL(等效串联电感),一般的滑动变阻器都是属于绕线型电阻,其ESL往往较大,因此较难实现高跳变速率。而若选用独立的无感功率电阻,假设测试需要能覆盖1.8V/3.3V/5V/12V在0.1A/0.5A/1A/2A/3A下的负载跳变,就需要准备多达20种不同阻值的电阻,若电压/电流组合更复杂,则所需不同阻值的电阻将更多,且测试电压或负载电流改变时必须更换相应电阻,十分麻烦。


  针对上述传统方法的不足,本文设计了一种基于MOSFET的小功率实用电子负载。如下图所示,该设计主要包括MOSFET,驱动级,电源轨及脉冲发生器四部分。其基本工作原理为:MOSFET并非处于常规的开关状态,而是使其工作在恒流区,脉冲发生器通过DRV8836驱动MOSFET,产生一定幅值和脉宽的GS电压,进而实现漏极电流(负载电流)的跳变。其中负载电流的幅值可通过调节LDO输出电压进行控制,负载电流的上升/下降斜率则可通过调节驱动电阻阻值进行控制。

小功率电子负载实现快速负载瞬态测试

  图3 系统框图


  设计中有几点值得注意:


  由于MOSFET处于恒流区,漏极电流受控于GS电压,若采用传统二极管加驱动电阻的方式进行斜率调节,当GS电压与驱动电压小于二极管正向压降时,二极管将相当于高阻,会使得驱动回路时间常数变大,动态变差,因此这里使用DRV8836的两个半桥实现充放电的独立控制;


  实际负载动态测试需要实现某一电流A跳变到另一电流B,可将其分解为DC电流(电流A)以及AC电流(电流B)。本设计只需考虑AC电流(跳变部分),DC电流只需在MOSFET两端并联一可调功率电阻即可;


  为减小MOSFET发热,可设置较低的脉冲频率(如10Hz),而相应搭配较低的占空比;


  为方便离线运行,脉冲发生器部分这里采用了LMC555定时器搭建脉冲发生电路,以下电路实现了频率不变而占空比可调的脉冲发生器。两二极管的加入使得充放电回路分开,调节R2即可调节充放电时间,从而实现占空比可调。充放电时间及脉冲频率计算如下式:


  在实际条件允许时,也可直接使用信号发生器产生脉冲信号。


  为验证设计的可行性,基于上述设计框图搭建原型机如下图:


小功率电子负载实现快速负载瞬态测试

  图4 原型机


  原型机使用铝壳功率电阻作为DC负载,通过多圈可调电位器调节驱动电阻,以达到不同的负载跳变斜率,对被测DCDC模块进行5V/1A~6A的负载瞬态实验,实验结果如下图所示,通道3为输出电压交流信号,通道4为负载电流:

小功率电子负载实现快速负载瞬态测试小功率电子负载实现快速负载瞬态测试

图5(a) 125mA/us                       图5(b) 250mA/us

小功率电子负载实现快速负载瞬态测试小功率电子负载实现快速负载瞬态测试

  图5(c) 2.5A/us                   图5(d) 2.5A/us Zoom In


  从实验结果可以看到,所搭建的原型机能实现在既定(平均)斜率下的负载跳变,且斜率及负载大小可以分别通过调节驱动电阻和LDO输出电压进行连续调节。值得注意的是,被测DCDC模块在250mA/us下的电压跌落(Undershoot)为268mV,而在2.5A/us下则达到432mV,可见负载跳变速率(Slew Rate)对负载瞬态测试结果的影响是十分明显的。


  本文从实际负载瞬态实验的需求出发,分析了现有电子负载的局限性,针对该不足并结合实际应用需求设计了一款简易实用的小功率电子负载,给出了具体系统框图及设计要点,并据此搭建了原型机进行实验验证。实验结果证明,原型机可以实现既定斜率下的负载跳变,能较好地满足小功率负载瞬变测试的需求。


在线留言询价
推荐阅读
  • 点击次数: 2
    2026-09-18
    AD5522是一款高性能、高度集成的参数测量单元,由四个独立的通道组成。每个每引脚参数测量单元(PPMU)通道包括五个16位电压输出DAC,用于设置力电压输入、钳位输入和比较器输入(高和低)的可编程输入电平。有五个可编程的力和测量电流范围可供选择,范围从±5μA到±80mA。其中四个范围使用片上传感电阻器;使用片外感测电阻器,每个通道可提供高达±80mA的高电流范围。超过±80mA的电流需要外部放大器。低电容DUT连接(FOHx和EXTFOHx)确保该设备适用于无继电器测试系统。PMU功能通过与SPI、QSPI™、MICROWIRE™和DSP接口标准兼容的简单3线串行接口进行控制。50 MHz的接口时钟允许快速更新模式。还支持83 MHz的低压差分信号(LVDS)接口协议。每个通道都提供比较器输出,用于设备通断测试和表征。控制寄存器允许用户轻松更改力或测量条件、DAC电平和选定的电流范围。SDO(串行数据输出)引脚允许用户为诊断目的读回信息。特点四参数测量单元(PMU)FV、FI、FN(高Z)、MV、MI功能4个可编程电流范围(内部RSENSE)±5μA、±20μA、?00μA和?mA1个可编程电流范围高达±80mA(外部RSENSE)22.5 V FV范围,不对称操作集成16位DAC提供可编程电平片上增益和偏移校正适用于无继电器系统的低电容输出每个通道的片上比较器FI电压钳和FV电流钳保护驱动放大器系统PMU连接可编程温度关机SPI和LVDS兼容接口紧凑型80引脚TQFP,带外露焊盘(顶部或底部)应用程序自动测试设备(ATE)每引脚参数测量单位连续性和泄漏测试设备电源仪器仪表源测量单位(SMU)精密测量
  • 点击次数: 2
    2026-09-18
    MAX3051连接CAN协议控制器和控制器局域网(CAN)中总线的物理线路。MAX3051为总线提供差分传输能力,为CAN控制器提供差分接收能力。MAX3051主要用于不需要汽车行业(ISO 11898)规定的严格故障保护的+3.3V单电源应用。MAX3051具有四种不同的操作模式:高速、斜坡控制、待机和关机模式。高速模式允许数据速率高达1Mbps。斜率控制模式可用于对发射机的转换速率进行编程,以实现高达500kbps的数据速率。这减少了EMI的影响,从而允许使用非屏蔽的绞合或并联电缆。在待机模式下,发射器关闭,接收器拉高,将MAX3051置于低电流模式。在关机模式下,发射器和接收器关闭。MAX3051输入共模范围为-7V至+12V,超过了ISO 11898规范的-2V至+7V。这些特性以及可编程的转换速率限制使该零件成为非汽车、恶劣环境的理想选择。MAX3051提供8引脚SO和SOT23封装,可在-40°C至+85°C的扩展温度范围内运行。优势与特点•使用具有相同LDO的3V微控制器•低+3.3V单电源操作•共模范围超过ISO 11898标准(-2V至+7V)•宽-7V至+12V共模范围•使用最小的电路板空间•SOT23封装•灵活的操作优化了性能和功耗,减少了散热•四种操作模式高速运行高达1Mbps降低EMI的斜率控制模式(高达500kbps)待机模式低电流关机模式•强大的保护提高了系统可靠性•±12kV人体模型ESD保护•热关机•电流限制应用程序•打印机JetLink•工业控制和网络•电信背板•消费者应用
  • 点击次数: 2
    2026-09-18
    AD7192是一款适合高精密测量应用的低噪声完整模拟前端。它集成一个低噪声、24位Σ-Δ型模数转换器(ADC)。片内低噪声增益级意味着可直接输入小信号。接地和布局因为模拟输入和参考输入是差分的,所以模拟调制器中的大多数电压都是共模电压。该部件的高共模抑制消除了这些输入上的共模噪声。AD7192的模拟和数字电源是独立的,并且是单独固定的,以尽量减少设备模拟和数字部分之间的耦合。数字滤波器可抑制电源上的宽带噪声,调制器采样频率的整数倍除外。将R-C滤波器连接到每个模拟输入引脚,以在调制器采样频率下提供抑制。建议每个模拟输入端串联一个100Ω电阻器,模拟输入引脚之间有一个0.1µF电容器,每个模拟输入到AGND的电容器为0.01µF。数字滤波器还可以从模拟和参考输入中去除噪声,前提是这些噪声源不会使模拟调制器饱和。因此,AD7192比传统的高分辨率转换器更不受噪声干扰。然而,由于AD7192的分辨率如此之高,转换器的噪声水平如此之低,因此必须注意接地和布局。容纳ADC的印刷电路板(PCB)的设计必须使模拟和数字部分分开并限制在板的某些区域。这便于使用易于分离的接地平面。最小蚀刻技术通常最适合接地平面,因为它提供了最佳的屏蔽。虽然AD7192具有用于模拟和数字接地的单独引脚,但AGND和DGND引脚通过基板在内部连接在一起。因此,除非接地平面在AD7192附近连接在一起,否则用户不得将这两个引脚绑在单独的接地平面上。在AGND和DGND连接到系统中其他地方(即系统的电源)的系统中,不应在AD7192处再次连接,因为会产生接地回路。在这些情况下,建议将AD7192的接地引脚连接到AGND平面。在任何布局中,用户都必须记住系统中的电流流动,确保所有电流的路径尽可能接近电流到达目的地的路径。避免强迫数字电流流过AGND。避免在器件下方运行数字线路,因为这会将噪声耦合到...
  • 点击次数: 2
    2026-09-18
    PCA9306是一个双双向I²C总线和SMBus电压电平转换器,具有启用(EN)输入。PCA9306允许在1.0 V和5 V之间进行双向电压转换,而无需使用方向引脚。开关的低ON状态电阻(RON)允许以最小的传播延迟进行连接。当EN为高时,转换器开关打开,SCL1和SDA1 I/O分别连接到SCL2和SDA2 I/O,允许端口之间的双向数据流。当EN为低时,转换器开关关闭,端口之间存在高阻抗状态。PCA9306不是像PCA9509或PCA9517A那样的总线缓冲器,当总线两侧连接时,它既提供电平转换,又物理隔离总线两侧的电容。PCA9306仅在设备禁用时隔离两侧,并在激活时提供电压电平转换。PCA9306也可用于运行两条总线,一条工作频率为400 kHz,另一条工作温度为100 kHz。如果两条总线以不同的频率运行,当需要另一条总线的400 kHz运行时,必须隔离100 kHz总线。如果控制器以400kHz运行,由于转换器增加的延迟,最大系统工作频率可能小于400kHz。与标准I²C总线系统一样,需要上拉电阻器在转换器总线上提供逻辑高电平。PCA9306具有I²C总线的标准开路集电极配置。这些上拉电阻器的大小取决于系统,但转换器的每一侧都必须有一个上拉电阻器。该设备设计用于标准模式、快速模式和快速模式加I²C总线设备,以及SMBus设备。最大频率取决于RC时间常数,但通常支持>2 MHz。当SDA1或SDA2端口为低电平时,夹具处于ON状态,SDA1和SDA2端口之间存在低电阻连接。假设当SDA2端口为高时,SDA2端口上的电压较高,则SDA1端口的电压限制为VREF1设置的电压。当SDA1端口为高时,SDA2端口被上拉电阻器拉到漏极上拉电源电压(Vpu(D))。此功能允许用户选择的较高和较低电压之间的无缝转换,而不需要...
  • 点击次数: 1
    2026-09-18
    ADCLK948是一款超快时钟扇出缓冲器,采用ADI公司专有的XFCB3硅-锗(SiGe)双极性工艺制造,设计用于要求低抖动的高速应用。PCB布局注意事项ADCLK948缓冲器专为超高速应用而设计。因此,必须使用高速设计技术来实现指定的性能。作为多层板的一部分,将低阻抗电源平面用于负电源(VEE)和正电源(VCC)平面至关重要。为开关电流提供最低电感返回路径可确保目标应用中的最佳性能。以下对GND平面的引用假设VEE电源平面接地以进行LVPECL操作。注意,对于ECL操作,VCC电源平面成为接地平面。充分绕过输入和输出电源也很重要。将1µF电解旁路电容器放置在每个VCC电源引脚到GND平面的几英寸内。此外,将多个高质量的0.001µF旁路电容器尽可能靠近每个VCC电源引脚,并用冗余通孔将电容器连接到GND平面。仔细选择高频旁路电容器,以获得最小电感和ESR。为了提高高频旁路的有效性,请尽量减少寄生布局电感。此外,避免输入和输出传输线上的不连续性,因为这会影响抖动性能。在50Ω的环境中,输入和输出匹配对性能有重大影响。缓冲器为CLKx和CLKx输入提供内部50Ω终端电阻器。通常,返回侧连接到提供的参考引脚。使用陶瓷电容器小心地绕过终端电势,以防止由于终端返回路径中的寄生电感导致的输入信号上的不期望的畸变。如果输入端直流耦合到电源,请注意确保引脚在额定输入差模和共模范围内。如果返回是浮动的,则设备具有100Ω的交叉端接,但电源必须控制共模电压并提供输入偏置电流。输入引脚之间有ESD/箝位二极管,以防止应用程序对输入晶体管产生过大的偏移。ESD二极管没有针对最佳交流性能进行优化。当需要夹具时,建议使用合适的外部二极管。
热门分类
关于我们

───  公众号二维码  ───

兆亿微波商城微信公众号

兆亿微波商城www.rfz1.com是一个家一站式电子元器件采购平台,致力于为广大客户提供高质量、高性能的电子元器件产品。产品覆盖功放器件、射频开关、滤波器、混频器、功分器、耦合器、衰减器、电源芯片、电路板及射频电缆等多个领域,平台主营业务涵盖电子元器件现货销售、BOM配单及提供产品配套资料等,为客户提供一站式供应链采购服务。 

  • 品质 • 正品行货 购物无忧
  • 低价 • 普惠实价 帮您省钱
  • 速达 • 专业配送 按时按需
Copyright ©2020 - 2021 兆亿微波科技有限公司
X
1

QQ设置

    1
3

SKYPE 设置

4

阿里旺旺设置

5

电话号码管理

电话 电话 电话
010-82888379
    1
6

二维码管理

    1
返回顶部
展开