如何使用RIGOL的DL3000电子负载及配套仪器进行测试系统搭建
如何对测试结果进行特征分析
性能优良的电源到底“优良”在哪里?
何为负载动态响应?
搭建测试环境
测试环境搭建
示波器(RIGOL全系列示波器)
电子负载(DL3000系列)
RP系列或PCA系列电流探头(PCA系列电流探头需搭配DS/MSO7000、MSO8000系列示波器使用)
RP系列电压探头(如PVP2350)
符合供电条件的电源
如何操作?
Step1 完成硬件系统连接
将DUT的输出端连接在DL3000电子负载的输入端子上(注意电源和负载极性)
将合适的①电压探头并联在DUT输出端,探头连接到示波器的通道1
将DUT输入端与供电电源连接
用电流探头②卡在DUT输出端的地线上,电流探头连接到示波器的通道2
Step2 设定参数
设置向导示意
配置完成后点按[应用]使设定值生效
将示波器通道1(电压探头监测通道)设定为AC耦合,垂直档位调节到合适范围(通常是50~100 mV/Div)
将示波器电流探头连接在通道2
示波器的触发通道选择为通道2,触发边沿选择为“上升沿触发”,触发模式选择为“普通”模式。
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参数设定要点
A/B值:A值可以选定为DUT的额定电流;B值初始值可以设定为A值的80%,后续根据实际波形适当调节B值
斜率:斜率通常意味着从A值转换到B值的电流斜率,斜率越高意味着激励包含的频率分量越高,因此建议选择最大值
频率:通常来说1KHz 50%占空比作为初始参数是一个不错的选择。在后续测试中可以根据实际波形适当提高/降低
Step3 开始测试
打开DUT供电电源输出,对DUT上电后点按DL3000电子负载的[Tran]进入连续测试
你将可以获取到较为清晰的测试波形,上图中通道2为电流探头测量的电流波形,通道1为DUT输出端子上的电压波形。
打开示波器的平均采样模式,可以获得低噪声的瞬态响应测量曲线。
操作要点
如何对测试波形进行分析?
根据实际DUT测试,可能会存在左图测试波形(严重振铃的电压波形)
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。
如何对测试图中的一些其他特征进行判别?
1)直流电压台阶
在测试中可能会出现动态响应A/B值所对应的电压不一致的情况,如下图的红色箭头指示。此时应该检查电流负载端子(功率回路)和电压采样端子(采样回路)的连接点是否正确,如果连接正确,则说明此电源电路有相对较差的负载调整率,需要针对性地排查,如测量系统的开环增益是否足够大。
电压台阶
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(Duty Cycle)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。
可见动态响应测试更倾向于定性测试,由于测试非常方便,便于整合进入ATE测试工装中,因此非常适合在电源生产过程中进行在线测试。