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
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