創(chuàng)建快速負(fù)載瞬態(tài)

一個(gè)簡(jiǎn)單的電路產(chǎn)生快速負(fù)載瞬變，用于對(duì)電源進(jìn)行全面測(cè)試。

Maxim的許多器件都給出了典型的工作特性（TOC）圖，負(fù)載瞬變非常快。我們的客戶(hù)有時(shí)會(huì)問(wèn)我們?nèi)绾蝿?chuàng)造如此快速的負(fù)載變化。盡管市售動(dòng)態(tài)負(fù)載箱能夠提供瞬態(tài)，但它們不能提供美觀(guān)的TOC所需的快速上升時(shí)間和下降時(shí)間。

為了獲得快速負(fù)載瞬變，我們將功率MOSFET和幾個(gè)電阻器組合在被測(cè)器件（DUT）的印刷電路板上。選擇組件相對(duì)容易。如果輸出電壓為正，則 n 溝道 MOSFET 工作良好。MOSFET 通過(guò)一個(gè)從源極到地的電阻連接（見(jiàn)圖 1）。MOSFET 的柵極端接一個(gè) 51Ω 電阻，以實(shí)現(xiàn)信號(hào)發(fā)生器輸出的阻抗匹配。

圖1.組件連接。

確定R1的值并選擇M1取決于所需的輸出電壓和電流。理想情況下，應(yīng)使用以下公式選擇組件：

R1 = 70% × (VOUT/IOUT)

對(duì)于 MOSFET：

RDS(ON) = 20% × (VOUT/IOUT)

如果 DUT 需要相對(duì)較低的輸出電流，則很難找到滿(mǎn)足上述標(biāo)準(zhǔn)的 MOSFET。在這種情況下，將R1百分比增加到95%，并將MOSFET電阻降低到5%以下。

該電路及其計(jì)算的目標(biāo)是使用MOSFET作為可變電阻，將負(fù)載電流動(dòng)態(tài)調(diào)整至精確值。峰值負(fù)載瞬態(tài)電流通過(guò)改變驅(qū)動(dòng)到 MOSFET 柵極的高壓來(lái)調(diào)節(jié)。使用這種方案無(wú)需將負(fù)載電阻R1調(diào)整到精確值。

請(qǐng)注意，MOSFET 連接在負(fù)載電阻上方?；蛘撸?fù)載電阻可以連接在 MOSFET 的漏極和 DUT 輸出之間。盡管如此，圖1所示的方法效果更好，因?yàn)镸OSFET跨導(dǎo)的退化會(huì)產(chǎn)生自我調(diào)節(jié)作用。

例如，假設(shè)特定電路的VOUT = 1.3V，IOUT = 1A，R1 = 1Ω。因此，MOSFET 的 VGS 最初是偏置的，因此 MOSFET 充當(dāng) 300mΩ 電阻。然而，由于溫度變化，MOSFET的VGS（TH）已經(jīng)降低，導(dǎo)致MOSFET傳導(dǎo)比初始條件更多的電流。反過(guò)來(lái)，這種額外的電流會(huì)導(dǎo)致R1兩端的I×R壓降增加，從而降低MOSFET的VGS。因此，MOSFET的電流降低到大約其初始值。這只是一階修正，但對(duì)于我們的目的來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠接近了。

對(duì)于需要負(fù)載瞬變且直流偏置電流為0A的TOC數(shù)據(jù)（例如MAX8654降壓穩(wěn)壓器），在DUT的輸出端放置一個(gè)負(fù)載電阻（RLOAD）。參見(jiàn)圖 2 和圖 3。MAX8654的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)顯示直流偏置電流約為2A （MOSFET M1關(guān)斷）。由于VOUT被調(diào)節(jié)至3.3V，因此可以通過(guò)一個(gè)1.65Ω的負(fù)載電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)。并聯(lián)使用6個(gè)5W 10Ω電阻就足夠了。

在圖 2 中 I外從 2A 上升到 3.3A （MOSFET M1 導(dǎo)通）。假設(shè)導(dǎo)通電阻（RDS（ON）） 的 M1 比 R1 比較小，選擇 R1 使 R 的并聯(lián)組合負(fù)荷R1 = 1Ω。

圖2.MAX8654負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)

圖3.負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)設(shè)置。

為了獲得最佳性能，請(qǐng)將信號(hào)發(fā)生器的占空比保持在 10% 以減少自發(fā)熱。此外，一些轉(zhuǎn)換器能夠提供超過(guò)25W的功率，如果工作在10%占空比以上，足以造成輕微傷害或損壞組件。

組件的物理位置對(duì)于獲得最佳性能至關(guān)重要。通常，它們必須拼湊到現(xiàn)有的印刷電路板上。使MOSFET和R1盡可能靠近DUT的輸出電容。使導(dǎo)體盡可能寬和短。

DUT輸出的測(cè)量應(yīng)直接在輸出電容兩端進(jìn)行。如果器件對(duì) 1000pF 負(fù)載不敏感，請(qǐng)使用 1X 示波器探頭。1X探頭為示波器提供最高的信噪比。

但是，無(wú)論使用什么探頭，請(qǐng)確保接地引線(xiàn)盡可能接近零長(zhǎng)度。理想情況下，示波器探頭插孔直接接地，輸出工作得很好。示波器上顯示的任何高速邊沿都受此標(biāo)準(zhǔn)的約束，而不僅僅是瞬態(tài)響應(yīng)。

審核編輯：郭婷