DIY编程器网

标题: 克服动态负载带来的高电流脉冲的挑战 [打印本页]

作者: admin 时间: 2014-10-11 09:06
标题: 克服动态负载带来的高电流脉冲的挑战
动态负载带来了电源领域最具挑战的几个问题。快速变化的电流或脉冲电流异常难控制，许多被测设备(DUTs，devices under test)都会为电源带来快速变化的电流或脉冲负载。
由电池供电的设备，如智能手机，设计师会应用电源管理技术优化运行时间。这里的电源管理算法会控制子系统的开关从而节省电量，但这种做法会造成电流快速变化。

一个GSM发射脉冲能在接近600μs宽度的发射脉冲时间里，达到0.15A/μs的边沿斜率。发射脉冲的快速边沿会导致电源输出电压在发射时出现下降，引发被测端的电压出现错误，随着脉冲不断出现，电压不稳的情况也会很多。

如果处理器很强大，操作电压会从3V降到不到1V，而随着电压下降，电流则上升，而电流上升加之处理器的高速运转，电流消耗也会急速变化。

再次说明，电源在对测试中的被测设备供电的时候，高速电流会导致输出电压下降。1V输出的时候，可能会下降数百毫伏，让测试失效，还可能带来电压不稳，从而导致整个系统停止运行。

寻找解决方法

通常用户都会找提供电源的厂商来解决问题。一定程度上有可能找到一家供应商，提供能适应快速变化电流的电源。但电流变化有多款，di/dt如何，才是关键因素。

对于GSM这样速度的脉冲，一款能维持电压输出、快速整流以减少电压下降的电源是有可能实现的。但有时候，电源无法快速响应，物理原因和电源与被测设备间导线的电感就成了问题所在。

V= L * di/dt的公式表示了导线中由于电感导致的电压下降。普通导线每英尺的电感接近0.1 μH，超低电感导线该数值为5-10nH。因此如果在1μs上升时间内有100A的电流变化穿过10nH的低电感导线，就会在导线上看到1V的电压降(图1)，而且相反地，电压快速下降，就能看到电压由于导线导致的突升(也称作感应冲击)。

图1.改变电流会影响导线电感的压降

解耦电容器经常用来减小快速变化的电流从而减轻电压下降。但这些电容只能解决电源和电容器之间的问题。电容缓慢充电，在电流变化的期间维持电压，使得电源不会出现高di/dt。

然而在电容器和被测设备之间仍会有高di/dt。所以电容必须非常接近被测设备，解耦电容器和被测设备输入端之间的引线电感足够小，从而当快速变化的电容冲击电容器的时候(图2)，能在电容和被测设备之间的短电流通道最大程度地减轻电压下降。

图2.高di/dt会在解耦电容器和被测设备之间流动，因此需要考虑导线电感

有时电容器还不太实际。足够容量降低di/dt的电容器通常体积很大，无法放在被测设备附近，特别是在微型化的电子产品中。如果需要测量被测设备的输入电流，可以尝试测量电源和电容器之间的电流，但看不到流进被测设备的电流如何。实际上这是为什么先放置电容器的原因。

随后还要测量电容和被测设备之间的电流。但普通的电流传感器，如电流探测器或分流器都要另加入额外长度的引线。此外，外加引线的电感也会是造成电压下降的原因。

因此为了控制高电流脉冲应该：

使用低电感的导线

在电源和被测设备中使用导线的时候，绑紧或者拧住征服输出引线，以减少导线之间的回路面积，从而减少电感。

避免管脚之间距离很开的大型连接器。这些距离将增加引脚之间的面积，从而增加电感。

大电容尽可能靠近被测设备，考虑到允许的空间，假设电容器不会干扰被测设备的测量或运行。

用高质量的，耐受快速电压变化的电源。专为此目的设计的电源通常称为“动态电源”、“脉冲负载电源”或者“高速电源”。

欢迎光临 DIY编程器网 (http://diybcq.com./)