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簡(jiǎn)單地說(shuō)，瞬態(tài)恢復(fù)時(shí)間是施加負(fù)載后電源恢復(fù)到設(shè)定電平所需的時(shí)間長(zhǎng)度。不設(shè)計(jì)電源的人一般會(huì)想當(dāng)然，我們?cè)诠ぷ髦胁还苡玫氖悄姆N電路，可能只有在電源性能劣化到影響工作時(shí)才會(huì)注意到它。電源和人有點(diǎn)兒像，如果你問(wèn)的問(wèn)題比他知道的多，那么他可能會(huì)達(dá)不到你的預(yù)期。
我們用一個(gè)類(lèi)比來(lái)幫助說(shuō)明考慮電源壓力的重要性。如果有人投給你一個(gè)棒球，告訴你抓住時(shí)球要保持在同一高度，前探或后縮幾英寸(或幾厘米)，在一秒內(nèi)完成。棒球(負(fù)載)相對(duì)較輕，在抓住它時(shí)，您的手幾乎不會(huì)移動(dòng)。(當(dāng)然前提是你要有一個(gè)精準(zhǔn)的投手。)
現(xiàn)在想象一下，有人投給你一個(gè)保齡球，對(duì)你的反應(yīng)提出同樣的限制。你的手不僅要移動(dòng)，你的身體也要移動(dòng)進(jìn)行配合助力，因?yàn)橹亓孔兞?。球是否?dǎo)致你保持的高度相對(duì)于目標(biāo)高度發(fā)生變化？變化量有多大？你完全抓住并握緊球了嗎？如果不能保持在一定的高度容限內(nèi)，你能在允許的1秒間隔內(nèi)穩(wěn)定高度嗎？很明顯，這個(gè)挑戰(zhàn)要大得多(除非你是一名NFL前鋒)。類(lèi)似的，如果電源上放置的負(fù)載超過(guò)其處理能力，那么它會(huì)很難滿(mǎn)足你的要求。
那么怎樣才知道自己跑得遠(yuǎn)不遠(yuǎn)呢？這時(shí)使用DMM全面表征瞬態(tài)恢復(fù)特點(diǎn)就成了關(guān)鍵。
在深入具體細(xì)節(jié)前，我們先討論一下開(kāi)關(guān)頻率，因?yàn)檫@有助于確定你選擇哪種儀器來(lái)評(píng)估有問(wèn)題的行為。盡管線(xiàn)性電源和開(kāi)關(guān)式電源都受到瞬態(tài)恢復(fù)時(shí)間指標(biāo)影響，但開(kāi)關(guān)式電源以預(yù)定頻率工作，自然有更多的噪聲，信號(hào)活動(dòng)要更雜散。開(kāi)關(guān)式電源使用的頻率范圍一般為10 kHz ~ 1 MHz。由于示波器的采樣率高，提供了優(yōu)秀的可視工具，因此示波器特別適合評(píng)估瞬態(tài)恢復(fù)時(shí)間，其中使用電平觸發(fā)捕獲事件，使用屏幕光標(biāo)進(jìn)行數(shù)學(xué)和測(cè)量分析。
你可能還會(huì)考慮擁有高速采樣功能的數(shù)字萬(wàn)用表，工作臺(tái)上可能已經(jīng)有這種儀器。某些DMM型號(hào)很多年前就能夠采樣高達(dá)50 kHz，較新的型號(hào)則能夠支持高達(dá)1 MHz。隨著速度而來(lái)的是有更多的高速采樣機(jī)會(huì)，因?yàn)槠錅y(cè)量靈敏度要高于大多數(shù)示波器。
為說(shuō)明怎樣測(cè)量瞬態(tài)恢復(fù)時(shí)間，我們使用德儀公司生產(chǎn)的LM25088MH-1EVL評(píng)測(cè)電路板，其能夠從高達(dá)36V的輸入電源提供5V電壓及高達(dá)7A電流。在略加改動(dòng)后，我們把它重新配置成以25 kHz頻率開(kāi)關(guān)。我們使用Keithley 2230A-30-3三通道DC電源其中兩條通道，提供10V輸入信號(hào)（最高6A 電流）為評(píng)測(cè)電路板供電。我們還使用Keithley 2380-500-15電子負(fù)載吸收一定量的電流。在這種情況下，我們想把LM25088MH推到其7A極限，看它如何反應(yīng)。我們使用DMM6500，先評(píng)估電子負(fù)載吸收大電流時(shí)的電壓響應(yīng)，然后再查看電流響應(yīng)。
為評(píng)估瞬態(tài)恢復(fù)電壓，我們把儀器連接如下：
在把2230A電源設(shè)置成在兩條輸出通道上輸出10V @ 3A (以確保為電源轉(zhuǎn)換提供足夠的電流)后，我們把2380電子負(fù)載設(shè)置成吸收7A的恒定電流。我們打開(kāi)2230A的輸出，同時(shí)關(guān)閉2380。我們把DMM6500配置成數(shù)字化電壓，把采樣率設(shè)置成1 MS/s，數(shù)量為10k讀數(shù)，然后輕觸Set Up Trigger按鈕，出現(xiàn)波形捕獲選項(xiàng)，從Source Event選項(xiàng)中選擇Analog Edge。
由于我們預(yù)計(jì)在應(yīng)用負(fù)載時(shí)電壓會(huì)有一定下降，所以我們把電平設(shè)置成4.925 V，斜率設(shè)置成下降沿。選擇之后，我們可以使用Position選項(xiàng)在圖表上調(diào)節(jié)波形的水平表示。為啟動(dòng)DMM6500開(kāi)始監(jiān)測(cè)事件，我們輕觸屏幕左上角的CONT信號(hào)器，這時(shí)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)下拉菜單，其中有多個(gè)觸發(fā)選面，選擇Initiate Trigger Model。
最后，我們打開(kāi)2380電子負(fù)載，應(yīng)用有效步進(jìn)功能，吸收7A電流。DMM6500將捕獲采樣的波形，顯示在Graph圖表一欄中。這會(huì)顯示對(duì)LM25088MH開(kāi)關(guān)式電源的輸出應(yīng)用負(fù)載時(shí)的瞬態(tài)響應(yīng)。輕觸DMM6500屏幕，放大感興趣的區(qū)域，可以進(jìn)一步進(jìn)行評(píng)估，打開(kāi)光標(biāo)，得到信號(hào)電平(y軸信息)隨時(shí)間(x軸信息)變化指標(biāo)。我們可以看到，開(kāi)關(guān)式電源在大約1.5毫秒后穩(wěn)定。更有意思的是應(yīng)用負(fù)載后產(chǎn)生大的暫降，驅(qū)動(dòng)輸出電壓最低達(dá)到3.466 V。
與應(yīng)用負(fù)載時(shí)的瞬態(tài)恢復(fù)同樣重要的，是在移除相同的負(fù)載時(shí)會(huì)發(fā)生什么情況。為捕獲這種情況，我們輕觸DMM6500上的Trigger標(biāo)簽，把電平變成5.1 V，斜率變成Rising上升沿?？梢韵裰耙粯樱ㄊ褂孟吕藛芜x項(xiàng)），或按儀器前面板DMM顯示屏左面的TRIGGER鍵，觸發(fā)DMM。然后關(guān)閉2380電子負(fù)載，可以在DMM6500圖表上看到開(kāi)關(guān)式電源的恢復(fù)波形。
我們不用在顯示屏上同時(shí)啟用水平光標(biāo)和垂直光標(biāo)，而是只使用垂直光標(biāo)，滑動(dòng)屏幕底部的信息條，出現(xiàn)VCursor Stats。這會(huì)提供兩個(gè)豎條之間數(shù)據(jù)點(diǎn)的基本統(tǒng)計(jì)信息。因此，我們不需啟用和調(diào)節(jié)水平光標(biāo)，就可以確定移除負(fù)載時(shí)開(kāi)關(guān)式電源的峰值是6.953 V。我們可以把右手光標(biāo)設(shè)置到輸出變平坦前小的暫降發(fā)生的地方，發(fā)現(xiàn)恢復(fù)響應(yīng)時(shí)間大約是125毫秒。我們也可以放大峰值點(diǎn)區(qū)域，更好地查看電壓信號(hào)的行為方式。
現(xiàn)在我們把注意力轉(zhuǎn)向電流信號(hào)，使用同一條電路，但DMM6500與2380電子負(fù)載串聯(lián)。注意記錄，因?yàn)槲覀兲幚淼氖呛艽蟮碾娏?7 A)，我們需要使用DMM背面提供的10 A電流輸入連接.
觸發(fā)選項(xiàng)設(shè)置與之前類(lèi)似，但現(xiàn)在我們?cè)陬A(yù)計(jì)的7 A信號(hào)的中點(diǎn)觸發(fā)，斜率仍設(shè)置成Rising上升沿。
我們?cè)俅斡|發(fā)DMM6500(通過(guò)下拉菜單)，然后打開(kāi)2380電子負(fù)載 – DMM對(duì)波形事件的響應(yīng)沒(méi)問(wèn)題。在移除負(fù)載時(shí)重復(fù)這個(gè)過(guò)程，我們也使用屏幕光標(biāo)迅速分析數(shù)據(jù)，顯示電流暫降到-2.5 A。
盡管我們的注意力一直放在高功率波形捕獲上，但我們?nèi)砸⒁鈹?shù)字萬(wàn)用表提供的電流靈敏度優(yōu)勢(shì)。當(dāng)前設(shè)計(jì)的許多器件都必須盡可能節(jié)能，以延長(zhǎng)電池續(xù)航時(shí)間。LM25088MH評(píng)測(cè)電路板的這條開(kāi)關(guān)電路可以集成到低功率無(wú)線(xiàn)設(shè)計(jì)中，在跳變到不同狀態(tài)(睡眠、待機(jī)、傳感、處理等)時(shí)，必須評(píng)估各個(gè)元件吸收的弱電流。捕獲低電流波形事件的過(guò)程與上面列出的過(guò)程相同，但更低的范圍使得用戶(hù)可以監(jiān)測(cè)弱電流。例如，如果我們把負(fù)載設(shè)置成5 mA，使用DMM6500上的10 mA量程，那么我們可以查看微安級(jí)讀數(shù)。
希望這篇筆記能夠讓你了解瞬態(tài)恢復(fù)測(cè)量，并感受吉時(shí)利的部分產(chǎn)品。吉時(shí)利擁有500多種產(chǎn)品，可以用來(lái)提供、測(cè)量、連接、控制或傳送直流(DC)或脈沖式電信號(hào)。
作者：泰克科技技術(shù)大咖 Josh Brown
