您注意過在啟動空調以后屋里的燈光瞬間變暗的情況嗎?這是因為空調吸收了大量電流,致使供電電壓下降,進而導致了燈光變暗。一小段時間之后,電壓還會恢復正常。
直流電源上的輸出阻抗,也會造成類似的電壓瞬變。對電流的需求突然增加時,電源的輸出電壓就會瞬間下降。同理,電流的下降會導致電源電壓突然升高。
什么叫瞬態(tài)響應?
瞬態(tài)響應是當負載吸收電流發(fā)生跳變的瞬間,就會造成電源輸出端的電壓瞬間偏離設定值。
首先來看一下這個波形(圖1),大約120mV的電壓跌落,持續(xù)時間約為30uS。這是一個高性能的程控電源的輸出,當負載電流猛然增大時,輸出電壓瞬間的變化情況。
圖1:負載電流從1mA跳變到500mA時,輸出電壓的變化
這是任何電源都存在的問題。當負載吸收電流發(fā)生跳變的瞬間,就會造成電源輸出端的電壓瞬間偏離設定值。這個示波器屏幕的截圖(圖1),就是當我的一個電源的負載電流,從1mA瞬間變化到500mA時,輸出電壓經(jīng)歷了約30uS瞬間變化。
電源的這個特性,就是我們通常所稱的負載瞬態(tài)恢復時間,或者瞬態(tài)響應時間。它表征的是,當負載電流發(fā)生突然變化的時候,電源電壓恢復到設定范圍內所需要的時間。如圖2所示:
圖2:負載電流突然變化,造成電源電壓出現(xiàn)瞬態(tài)響應
Chrent
瞬態(tài)響應是電源在負載的巨大變化中恢復正常的速度
例如,對于型號為E36312A的電源來說,當電流從50%變到100%時,其恢復到 15mV波動內的瞬態(tài)響應時間是50us。該電源有3個通道,通道1的最大電流是5A,50%就是2.5A。
圖3:上方顯示的是電流從50%升至100%、然后又返回50%所發(fā)生的電流曲線變化。響應電壓如下方所示,其中包括小的瞬態(tài)變化。
圖4:圖中的輸出電壓顯示了較小的電壓瞬態(tài)變化。
圖5a:在電源E36312A的通道1上進行瞬態(tài)測量。在電流從滿負載減至一半以后,電壓在30us內恢復至15mV,反之亦然。
圖5b:峰值電壓通常與負載特性密切相關,因此不會被表征。切記,要用較短的電線并且雙絞,以便實現(xiàn)更快的瞬態(tài)響應。
Chrent
在表征電源的瞬態(tài)響應,我們通常會考慮3點
負載的幅度變化,例如,負載從全負載的50%,跳變到100%負載。對于最大10 A輸出電流的電源,就是負載的電流從5A跳變到了10A。
電源從開始變化開始,恢復到負載改變前設定電壓的一定范圍之內。需要注意的是,由于負載的改變和電源的負載效應雙重影響,電源電壓不可能回到負載改變前的值。這樣,我們就會規(guī)范一個范圍,例如恢復到負載改變前電壓的±20mV之內,或±0.1%之內。
瞬態(tài)響應時間就是電壓恢復指定電源范圍內需要的時間值。
Chrent
不同的電源就有不同的瞬態(tài)響應時間
例如,是德科技N6705直流電源分析儀中所用的高性能模塊N6751A高性能自動量程直流電源模塊和精密直流電源模塊 N6761A,在指標中標為:
當負載從60%跳變到100%,或者從100%跳變到60%時
電壓恢復到設定值的±75mV
瞬態(tài)響應時間:<100μs
瞬態(tài)電壓特性是電源本身固有的特性。電源內部有很多的儲能元件,電壓的調整需要從輸出回讀、比較標準電壓、調整開關占空比等一系列過程。提高控制回路的速度,可以提供更短的瞬態(tài)響應時間。但有可能造成輸出非常不穩(wěn)定,甚至出現(xiàn)振蕩,就像我在圖2中所示的。因此,具備快速瞬態(tài)響應能力的電源,通常為了保證輸出質量,就必須采用一些更為先進的技術,從而提升了成本和價格。
如果電壓瞬態(tài)響應能力較差,導致電壓跌落/過沖時間過長,幅度過大,直接會造成很多問題。特別是對于不停快速變化的負載,如手機、Wifi、無線傳感器等這些無線通信的設備和器件, 其變化速度可能已經(jīng)超過電源的瞬態(tài)響應能力,就會使電源電壓無法達到其設定值,甚至還會造成被測件的自動關機或重復啟動。這會讓測量無法正常進行。因此,如果有這種應用,就必須考慮采用一個更快響應能力的電源。
瞬態(tài)電壓過沖或跌落幅度通常不被表怔, 這是由于該參數(shù)很大程度上取決與負載的特性。通常情況下,這個值會小于1V。但市面上有些電源的瞬態(tài)響應時間過長,如果處理不好,在負載、電源及導線共同影響下, 過沖電壓可能會達到1-4V。
來源:網(wǎng)絡
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