鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2020年05月03日
開關(guān)穩(wěn)壓器評估之負(fù)載調(diào)節(jié)
“開關(guān)穩(wěn)壓器的評估”第2項為“負(fù)載調(diào)節(jié)”,本項要說明其概念、如何測量、評估。
?負(fù)載調(diào)節(jié)的概念
負(fù)載調(diào)節(jié)不僅是在電源,也是在電源IC中常有的參數(shù)項目。意指,電源輸出電壓對于負(fù)載電流(輸出電流)的變動會有多少變動,以%百分比或10MV等實際變動值來表示。比較理想的說法是,電源輸出電壓因趨于穩(wěn)定,即使負(fù)載電流變動,電壓也可以保持穩(wěn)定。不過,既然輸出阻抗或線路(配線)電阻存在,變化無論如何都會產(chǎn)生。
負(fù)載調(diào)節(jié)以電源的輸出引腳進(jìn)行測量和以連接于電源輸出的負(fù)載,也就是被供電IC等,電源引腳進(jìn)行測量其主旨不同。以電源輸出引腳觀察的負(fù)載調(diào)節(jié)為其電源本身的負(fù)載調(diào)節(jié),可以說是電源特性。以負(fù)載設(shè)備的電源引腳觀察的負(fù)載調(diào)節(jié)則為電源特性加上從電源輸出引腳到負(fù)載電源引腳的線路電阻導(dǎo)致的電壓下降。
如上圖,負(fù)載設(shè)備中電源引腳的電壓純粹根據(jù)歐姆定律。例如,線路電阻為0.1Ω時,如果取1A的負(fù)載電流,則線路電阻分的電壓下降為0.1V,通常的5V/3.3V電源所求得的5%精度就沒有問題,不過如果是FpGA等1V左右的低電壓電源且需要類似2%之高精度時則NG。此外,如果電流増加,即使5V/3.3V也會Out。因此,檢查負(fù)載調(diào)節(jié)時確認(rèn)負(fù)載設(shè)備電源引腳電壓是否位于要求精度內(nèi)非常重要。
既然如此,或許應(yīng)思考將線路電阻縮小的問題,只不過再怎么縮小也無法使其為零。也就是說,線路電阻導(dǎo)致的電壓下降原則上會發(fā)生,負(fù)載電流増加的話將如計算所示達(dá)到NG狀態(tài)。不過,要避免這個情況,可利用以“遠(yuǎn)程感應(yīng)”手法。
穩(wěn)定化電源是指通過反饋環(huán)路控制輸出電壓,即使負(fù)載電流變動也可使輸出電壓維持恒定。以電源IC來說,在FB引腳、電源模塊中將輸出反饋于感應(yīng)引腳等引腳。這里的重點在于能否感應(yīng)(反饋)哪一點的電壓。下圖為1.8V輸出的電源,在感應(yīng)電源輸出引腳的電壓時,感應(yīng)負(fù)載設(shè)備電源引腳時的負(fù)載設(shè)備電源引腳對負(fù)載電流的電壓。線路電阻設(shè)為0.1Ω。
感應(yīng)電源輸出引腳的電壓時(紅色箭頭)因為線路電阻幾乎沒有條件,電源輸出引腳會維持1.8V,不過負(fù)載設(shè)備電源引腳會產(chǎn)生負(fù)載電流×線路電阻分的電壓下降。由于沒有產(chǎn)生問題,因此盡可能這樣做。
感應(yīng)負(fù)載設(shè)備電源引腳的電壓時(藍(lán)色箭頭)因為可以控制負(fù)載設(shè)備電源引腳的電壓維持1.8V,故不論負(fù)載電流與否都可維持已設(shè)定的1.8V。此時,電源輸出引腳的電壓非1.8V,而是被附加1.8V+(負(fù)載電流×線路電阻),電壓下降部分的電壓。此負(fù)載端電源輸出電壓稱為遠(yuǎn)程感應(yīng)。特別是在大電流、低電壓的條件下更需要遠(yuǎn)程感應(yīng)。
?負(fù)載調(diào)節(jié)和負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)
下面2個波形圖是負(fù)載電流急劇變化時輸出電壓的變化。這里要注意的是,此種評估方法可以觀察負(fù)載調(diào)節(jié)和負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)雙方。本項所說明的負(fù)載調(diào)節(jié)是指波形的恒定電壓部分的電壓值,有必要分開來思考,對策也不同。
左方的波形為沒有進(jìn)行遠(yuǎn)程感應(yīng)的情況,上方軌跡為輸出電壓,下方為輸出電流。如果負(fù)載電流大致從零瞬間增加時,由于無法瞬間對應(yīng)故電壓會剎那間下降,不過短時間會追隨而變成恒定電壓。此為負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)特性。負(fù)載調(diào)節(jié)穩(wěn)定的電壓時可以知道電壓下降的發(fā)生。右方波形有進(jìn)行遠(yuǎn)程感應(yīng)。恒定電壓部分幾乎看不到差異。
以下為負(fù)載調(diào)節(jié)評估要點的總結(jié)。
負(fù)載調(diào)節(jié)的評估要點
評估項目
-針對負(fù)載電流變動的輸出電壓變動→已變動的電壓是否符合要求精度?
※也必須確認(rèn)針對負(fù)載電流變動的紋波電壓變化、波形的異常
評估方法
-以電壓表測量輸出電壓→測量負(fù)載裝置電源引腳的電壓,確認(rèn)負(fù)載裝置的電源電壓是否充分?
-以示波器觀察輸出電壓、波形
條件設(shè)定
-負(fù)載電流:需要可變型的負(fù)載裝置
-溫度:也可簡易的點式加熱/冷卻
關(guān)鍵要點:
?負(fù)載調(diào)節(jié)以針對負(fù)載電流變動的輸出電壓變動比或電壓值來表示。
?測量I電源I電路的輸出引腳和測量負(fù)載設(shè)備的電源引腳會有所不同。
?負(fù)載設(shè)備的電源引腳電壓的變動并不合乎理想,故進(jìn)行遠(yuǎn)程感應(yīng)。