การทำความเข้าใจและการวัดเวลาการกู้คืนชั่วคราวของพาวเวอร์ซัพพลาย

ไฟล์ประเภทนี้รวมถึงกราฟิกและแผนผังความละเอียดสูงหากมี

Bob Zollo ผู้วางแผนผลิตภัณฑ์ แผนกพลังงานและพลังงาน บริษัท Keysight Technologies
เวลาการกู้คืนชั่วคราวของแหล่งจ่ายไฟคือข้อกำหนดของแหล่งจ่ายไฟกระแสตรง โดยจะอธิบายว่าแหล่งจ่ายไฟจะฟื้นตัวได้เร็วเพียงใดจากสภาวะโหลดชั่วคราวที่เอาต์พุตของแหล่งจ่ายไฟ   


ด้วยแหล่งจ่ายไฟในอุดมคติที่ทำงานในแรงดันคงที่ แรงดันเอาต์พุตจะยังคงอยู่ที่ค่าที่ตั้งโปรแกรมไว้โดยไม่คำนึงถึงกระแสที่โหลดออกจากแหล่งจ่ายไฟโดยโหลด อย่างไรก็ตาม แหล่งจ่ายไฟจริงไม่สามารถรักษาแรงดันไฟฟ้าที่ตั้งโปรแกรมไว้ได้เมื่อมีกระแสโหลดเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว


เพื่อตอบสนองต่อกระแสที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว แรงดันไฟของแหล่งจ่ายไฟจะลดลงจนกว่าวงจรป้อนกลับของการควบคุมการจ่ายไฟจะนำแรงดันไฟกลับขึ้นสู่ค่าที่ตั้งโปรแกรมไว้ เวลาที่ใช้สำหรับค่าที่จะกลับไปเป็นค่าที่ตั้งโปรแกรมไว้คือเวลาในการกู้คืนโหลดชั่วคราว (รูปที่ 1)


โปรดทราบว่าหากกระแสโหลดชั่วคราวไม่เกิดขึ้นชั่วครู่อย่างรวดเร็ว แต่จะค่อยๆ เพิ่มขึ้นหรือลดลง ลูปป้อนกลับของการควบคุมการจ่ายไฟจะเร็วพอที่จะควบคุมและรักษาแรงดันไฟเอาท์พุตโดยไม่มีสภาวะชั่วครู่ที่มองเห็นได้ เมื่อความเร็วขอบของทรานเซียนท์ปัจจุบันเพิ่มขึ้น ความเร็วของวงจรป้อนกลับของแหล่งจ่ายไฟในการ "รักษา" และคงค่าแรงดันไว้คงที่ ส่งผลให้เกิดเหตุการณ์ชั่วคราวของโหลด


ไซต์ Electronicdesign Com ไฟล์ Electronicdesign com อัปโหลด 2015 02 0216 Cte Keysight Zollo F1
1. เวลาในการกู้คืนโหลดชั่วคราวคือเวลา "X" สำหรับแรงดันเอาต์พุตที่จะกู้คืนและอยู่ภายในมิลลิโวลต์ "Y" ของแรงดันเอาต์พุตที่ระบุหลังจากการเปลี่ยนแปลงขั้นตอนของแอมป์ "Z" ในกระแสโหลด "Y" คือแถบการกู้คืนหรือแถบการตกตะกอนที่ระบุ และ "Z" คือการเปลี่ยนแปลงกระแสโหลดที่ระบุ โดยทั่วไปจะเท่ากับพิกัดกระแสโหลดเต็มของแหล่งจ่ายไฟ




เวลาการกู้คืนชั่วคราวของแหล่งจ่ายไฟถูกวัดจากจุดเริ่มต้นของทรานเซียนกระแสโหลดจนถึงเมื่อแหล่งจ่ายไฟหยุดนิ่งและถึงค่าที่ตั้งโปรแกรมไว้อีกครั้ง แต่เมื่อใดก็ตามที่คุณระบุ "ถึงค่าที่ตั้งโปรแกรมไว้" คุณต้องระบุให้อยู่ภายในช่วงความคลาดเคลื่อน ดังนั้น เวลาในการกู้คืนโหลดชั่วคราวของแหล่งจ่ายไฟจะถูกระบุเป็นเวลาที่ต้องใช้เพื่อไปถึงแถบพิกัดความเผื่อบางเปอร์เซ็นต์ของค่าที่ตั้งโปรแกรมไว้ บางส่วนเปอร์เซ็นต์ของเอาต์พุตที่กำหนด หรือแม้แต่แถบความทนทานต่อแรงดันไฟฟ้าคงที่ ตารางแสดงตัวอย่างข้อมูลจำเพาะชั่วคราวของแหล่งจ่ายไฟ  


เมื่อดูที่พาวเวอร์ซัพพลาย Keysight N7952A คุณจะเห็นว่าแถบค่าเผื่อเวลาการกู้คืนชั่วคราวถูกระบุเป็น 100 mV เมื่อวัดเวลาพักฟื้นชั่วคราว หากแรงดันไฟขาออกเป็น 25 V คุณต้องวัดว่าแหล่งจ่ายไฟใช้เวลานานแค่ไหนในการกู้คืนกลับคืนสู่ภายใน ±100 mV ประมาณ 25 V






ไซต์ Electronicdesign Com ไฟล์ Electronicdesign com อัปโหลด 2015 02 0216 Cte Keysight Zollo Table




เครื่องขยายสัญญาณเสียงเป็นตัวอย่างว่าทำไมเวลาการกู้คืนชั่วคราวจึงสำคัญ


ลองดูตัวอย่างแอปพลิเคชันที่การตอบสนองชั่วครู่ของแหล่งจ่ายไฟ dc มีความสำคัญ เมื่อทำการทดสอบเครื่องขยายสัญญาณเสียง (PA) ที่ใช้ในอุปกรณ์เคลื่อนที่ (เช่น โทรศัพท์มือถือหรือแท็บเล็ต) สิ่งสำคัญอย่างยิ่งที่แรงดันไฟ DC ไบอัสในอุปกรณ์ที่ทดสอบ (DUT) จะต้องอยู่ที่แรงดันไฟฟ้าคงที่และเสถียร หากแรงดันไฟฟ้าผันผวนหรือเปลี่ยนแปลงระหว่างการทดสอบ สภาวะการทดสอบที่เหมาะสมจะไม่คงอยู่และผลการวัดพลังงาน RF บน DUT จะไม่ถูกต้อง     


ในกรณีของ PA สถานการณ์จะรุนแรงขึ้นเนื่องจากโปรไฟล์ปัจจุบัน PA ส่งเป็นพัลส์ และดึงกระแสจากกระแสตรงอคติในพัลส์ พัลส์เหล่านี้มีอัตราขอบที่รวดเร็ว ดังนั้นจึงแสดงโหลดชั่วคราวที่สำคัญบนอคติกระแสตรง ทุกครั้งที่ PA เต้น มันจะดึงกระแสไฟสูง ซึ่งจะดึงแหล่งจ่ายไฟอคติกระแสตรงลงมา แหล่งจ่ายไฟจะฟื้นตัวอย่างรวดเร็ว อย่างไรก็ตาม ในช่วงเวลาที่แหล่งจ่ายไฟตอบสนองต่อสภาวะชั่วขณะ แรงดันไฟจะไม่อยู่ที่ค่าที่ต้องการสำหรับการทดสอบ เมื่อแหล่งจ่ายไฟฟื้นคืนชีพ PA จะทำงานภายใต้สภาวะการทดสอบที่ถูกต้อง ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะทำการวัดพลังงาน RF ที่เหมาะสม 


ด้วยการผลิตและทดสอบ PA หลายพันล้านรายการในแต่ละปี ปริมาณการทดสอบจึงเป็นสิ่งสำคัญ หากแหล่งจ่ายไฟฟื้นตัวช้า จะเพิ่มเวลาทดสอบให้กับ PA และทำให้ปริมาณการทดสอบในการผลิตช้าลง ดังนั้น ผู้ผลิต PA จึงมองหาแหล่งจ่ายไฟที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้อย่างรวดเร็ว เพื่อให้แน่ใจว่าพวกเขาสามารถบรรลุปริมาณการทดสอบการผลิตสูงสุด พวกเขาดูที่ข้อกำหนดเวลาการกู้คืนชั่วคราวเพื่อกำหนดว่าอุปทานใดจะเหมาะสมที่สุดสำหรับการใช้งานของพวกเขา ดังนั้น ผู้จำหน่ายอุปกรณ์จ่ายไฟจึงต้องสามารถวัดเวลาการกู้คืนชั่วคราวของแหล่งจ่ายไฟได้อย่างแม่นยำ เพื่อนำเสนอข้อมูลจำเพาะที่ดีที่สุดแก่ผู้ผลิต PA


การวัดเวลาการกู้คืนชั่วคราว


ส่วนที่ท้าทายในการวัดเวลาการกู้คืนชั่วคราวของโหลดคือการกำหนดเมื่อแรงดันไฟฟ้าเข้าสู่แถบพิกัดความเผื่อ โวลต์มิเตอร์เฉลี่ยสามารถวัดได้อย่างง่ายดายว่าแรงดันไฟขาออก dc อยู่ภายในแถบค่าเผื่อหรือไม่ อย่างไรก็ตาม มันเป็นเครื่องมือที่ช้า และจะไม่สามารถสุ่มตัวอย่างได้เร็วพอที่จะให้การวัดเวลาที่มีความหมายด้วยความละเอียดที่เพียงพอเพื่อบอกว่าแรงดันไฟฟ้าเข้าสู่แถบพิกัดความเผื่อได้เร็วแค่ไหน


เมื่อมองข้ามโวลต์มิเตอร์โดยเฉลี่ยแล้ว โวลต์มิเตอร์ความเร็วสูงบางรุ่นสามารถวัดค่าที่อ่านได้หลายหมื่นครั้งต่อวินาทีด้วยความแม่นยำเพียงพอที่จะตรวจจับเมื่อแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟเข้าสู่แถบพิกัดความเผื่ออย่างแม่นยำ ตัวอย่างหนึ่งคือ 34470A DMM ของ Keysight เมื่อเวลาการกู้คืนชั่วคราวดีขึ้น โวลต์มิเตอร์เหล่านี้แม้จะเก็บข้อมูลที่ 50 ksamples/s ก็ช้าเกินไปที่จะบันทึกเวลาการกู้คืนที่รวดเร็ว  


จากพันธมิตรของเรา
2.7-V ถึง 24-V, 2.7-mΩ, eFuse 15-A พร้อมการป้องกัน hot-swap, จอภาพปัจจุบัน ±1.5% & adj. ความผิดพลาด mgmt
TPS25982 2.7-V ถึง 24-V, 2.7mΩ, 15-A Smart eFuse - การป้องกัน Hot-Swap ในตัวพร้อมการตรวจสอบกระแสโหลดที่แม่นยำ 1.5% และช่วงชั่วคราวที่ปรับได้...
WaveRunner 8000HD: การวิเคราะห์หลายราง
ทำการวัดที่ละเอียดอ่อน เช่น การกำหนดลักษณะการยุบราง ด้วยความมั่นใจอย่างสมบูรณ์ด้วยช่วงไดนามิกสูงของ WaveRunner 8000HD และ 0.5%...
ขอบเขตจะเป็นเครื่องมือที่เหมาะสมกว่าที่จะใช้ เนื่องจากสามารถจับภาพและแสดงภาพชั่วขณะอย่างรวดเร็วได้อย่างง่ายดาย ขอบเขตเฉลี่ยแม้ว่าโดยทั่วไปจะมีความแม่นยำในแนวตั้ง 1% -3% และความละเอียด 8 บิต ดังนั้นจึงต้องใช้ความพยายามอย่างมากในการจัดหาความแม่นยำและความละเอียดในแนวตั้งที่เพียงพอเพื่อระบุตำแหน่งได้อย่างแม่นยำเมื่อแรงดันไฟ DC ออกถึงแถบพิกัดความเผื่อที่แคบ 


การวางขอบเขตในคัปปลิ้ง ac คุณพยายามขยายขอบเขตความคลาดเคลื่อน อย่างไรก็ตาม ข้อผิดพลาดจะถูกนำมาใช้เนื่องจากระดับกระแสตรงที่ชำระภายหลังชั่วคราวจะบิดเบี้ยวเนื่องจากการต่อพ่วงไฟฟ้ากระแสสลับ ซึ่งอาจทำให้ยากต่อการระบุระดับกระแสตรงหลังการเปลี่ยนแปลงภายในช่วงพิกัดความเผื่ออย่างแม่นยำ เนื่องจากแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่ตกลงมานั้นกำลัง "ดึงลง" โดยข้อต่อ ac


อีกทางเลือกหนึ่งคือปล่อยให้ขอบเขตอยู่ในคัปปลิ้ง dc แต่ใช้ dc offset ขนาดใหญ่บนขอบเขตเพื่อซูมเข้าในแถบความคลาดเคลื่อน ใช้งานได้ดีกับเอาต์พุต dc ในระดับ 0 ถึง 10-V แต่เมื่อเอาต์พุต dc เพิ่มขึ้น ค่าชดเชย dc ก็ต้องเพิ่มขึ้นด้วย สำหรับค่าชดเชยกระแสตรงขนาดใหญ่ โวลต์/ส่วนต่ำสุดจะต้องเพิ่มขึ้นเพื่อรองรับค่าชดเชยกระแสตรงขนาดใหญ่ ส่งผลให้ความละเอียดในการวัดลดลงบนแถบพิกัดความเผื่อ  


สำหรับแหล่งจ่ายไฟที่มีแถบความทนทานต่อแรงดันไฟฟ้าที่กว้างขึ้น สามารถใช้ขอบเขตเพื่อทำการวัดเหล่านี้ได้ อันที่จริง ออสซิลโลสโคปของ Keysight มีซอฟต์แวร์วิเคราะห์กำลังในตัวที่ทำการวัดการตอบสนองชั่วคราวผ่านการทำงานแบบเบ็ดเสร็จ (ดู www.keysight.com/find/scopes-power) ขอบเขตประสิทธิภาพสูงสุดที่มีความละเอียด 10 หรือ 12 บิต มีความยืดหยุ่นมากกว่าและส่วนหน้าขั้นสูงกว่า ทำให้สามารถวัดได้แม้ในแถบความทนทานต่อแรงดันไฟฟ้าที่แคบ อย่างไรก็ตาม ขอบเขตเหล่านี้ไม่ได้พบเห็นได้ทั่วไปในห้องปฏิบัติการทั่วไป


ไซต์ Electronicdesign Com ไฟล์ Electronicdesign com อัปโหลด 2015 02 0216 Cte Keysight Zollo F3
2. ภาพหน้าจอจาก Keysight IntegraVision Power Analyzer นี้แสดงการวัดเวลาการกู้คืนชั่วคราวของแรงดันไฟฟ้า




สำหรับแหล่งจ่ายไฟที่มีแถบความทนทานต่อแรงดันไฟฟ้าที่แคบ เครื่องวิเคราะห์คุณภาพกำลังไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพสูงสามารถทำการวัดนี้ได้ โดยมีความสามารถในการวัดแบบนัดเดียว จำเป็นต้องมีการวัดแบบนัดเดียวเนื่องจากเหตุการณ์ชั่วคราวเป็นเหตุการณ์นัดเดียวที่เกิดจากขอบที่เพิ่มขึ้นของพัลส์ปัจจุบัน อีกทางเลือกหนึ่ง หากคุณสามารถสร้างกระแสโหลดแบบชั่วคราวได้ เช่น คลื่นสี่เหลี่ยมที่กระแสกระโดดระหว่างค่ากระแสสูงและต่ำ คุณสามารถใช้เครื่องวิเคราะห์กำลังโดยไม่ต้องวัดค่าช็อตเดียวเพื่อบันทึกเหตุการณ์ชั่วคราวที่เกิดซ้ำ  


เครื่องวิเคราะห์กำลังประสิทธิภาพสูงมีความแม่นยำในแนวตั้งมากกว่า 0.1% ความละเอียด 16 บิต และความเร็วในการแปลงเป็นดิจิทัล 1 Msample/s ขึ้นไป การผสมผสานระหว่างการแปลงเป็นดิจิทัลอย่างรวดเร็วและการวัดแรงดันไฟฟ้าที่แม่นยำนี้ ช่วยให้คุณวัดการตอบสนองชั่วคราวของโหลดแหล่งจ่ายไฟได้อย่างง่ายดาย และระบุเมื่อถึงช่วงพิกัดความเผื่อที่แคบ เนื่องจากเครื่องวิเคราะห์กำลังไฟฟ้าสามารถวัดแรงดันและกระแสได้โดยตรงโดยไม่ต้องใช้โพรบ คุณจึงสามารถตั้งค่าการวัดนี้ได้อย่างรวดเร็วเพื่อทริกเกอร์จากขอบที่เพิ่มขึ้นของกระแสไฟฟ้า จากนั้นจึงวัดเวลาการกู้คืนแรงดันไฟ  


เครื่องวิเคราะห์กำลังไฟฟ้าหนึ่งเครื่องที่มีความสามารถนี้คือ IntegraVision Power Analyzer (รูปที่ 2) ซึ่งให้การแปลงข้อมูลเป็นดิจิทัลแบบ single shot 5-Msample/s ที่ 16 บิตพร้อมกันทั้งแรงดันและกระแสด้วยความแม่นยำพื้นฐาน 0.05% ทั้งหมดแสดงบนหน้าจอสัมผัสสีขนาดใหญ่ . การวัดกำลังดำเนินการกับแหล่งจ่าย 10-V ที่ถูกพัลส์ระหว่าง 2A ถึง 8A แถบการกู้คืนชั่วคราวของมันคือ ±100 mV


เมื่อใช้เครื่องหมาย Y สองตัวของ IntegraVision คุณสามารถระบุแถบค่าเผื่อแรงดันไฟฟ้าด้านบน (10.1 V) และด้านล่าง (9.9 V) ได้ จากนั้น ด้วยเครื่องหมาย X สองอัน คุณสามารถระบุได้ว่าเมื่อใดที่สัญญาณเริ่มต้นบนรูปคลื่นปัจจุบันด้วยเครื่องหมาย X1 และเมื่อแรงดันไฟฟ้าเข้าสู่แถบพิกัดความเผื่อด้วยเครื่องหมาย X2 ความแตกต่างของเวลาระหว่าง X1 และ X2 คือเวลาพักฟื้นชั่วคราว โดยวัดเป็น 90.4 μs

ฝากข้อความ 

รายการข้อความ