Memahami dan Mengukur Waktu Pemulihan Transien Catu Daya

Jenis file ini mencakup grafik dan skema resolusi tinggi jika berlaku.

Bob Zollo, Perencana Produk, Divisi Tenaga dan Energi, Teknologi Keysight
Waktu pemulihan transien catu daya adalah spesifikasi catu daya dc. Ini menggambarkan seberapa cepat catu daya akan pulih dari kondisi beban transien pada output catu daya.   


Dengan catu daya ideal yang beroperasi dalam tegangan konstan, tegangan keluaran akan tetap pada nilai yang diprogramkan terlepas dari arus yang ditarik keluar dari catu daya oleh beban. Namun, catu daya nyata tidak dapat mempertahankan tegangan terprogramnya saat ada kenaikan arus beban yang cepat.


Menanggapi kenaikan arus yang cepat, tegangan catu daya akan turun sampai loop umpan balik regulasi catu daya membawa tegangan kembali ke nilai yang diprogram. Waktu yang dibutuhkan nilai untuk kembali ke nilai terprogram adalah waktu pemulihan transien beban (Gbr. 1).


Perhatikan bahwa jika transien arus beban bukan transien cepat, melainkan naik atau turun perlahan, loop umpan balik regulasi catu daya akan cukup cepat untuk mengatur dan mempertahankan tegangan keluaran tanpa transien yang terlihat. Saat kecepatan tepi transien saat ini meningkat, itu melebihi kemampuan loop umpan balik catu daya untuk "menjaga" dan menahan tegangan konstan, menghasilkan peristiwa transien beban.


Electronicdesign Com Situs Electronicdesign com File Unggah 2015 02 0216 Cte Keysight Zollo F1
1. Waktu pemulihan transien beban adalah waktu "X" untuk tegangan keluaran pulih dan tetap dalam "Y" milivolt dari tegangan keluaran nominal setelah perubahan langkah amp "Z" pada arus beban. "Y" adalah pita pemulihan atau pita pengendapan yang ditentukan, dan "Z" adalah perubahan arus beban yang ditentukan, biasanya sama dengan peringkat arus beban penuh dari suplai.




Waktu pemulihan transien catu daya diukur dari awal transien arus beban hingga saat catu daya berhenti dan kembali mencapai nilai yang diprogram. Tetapi kapan pun Anda menentukan "mencapai nilai yang diprogram", Anda harus menentukan dalam batas toleransi. Jadi, waktu pemulihan sementara beban catu daya ditentukan sebagai waktu yang diperlukan untuk mencapai pita toleransi beberapa persen dari nilai yang diprogram, beberapa persen dari keluaran pengenal, atau bahkan pita toleransi tegangan tetap. Tabel menunjukkan beberapa contoh spesifikasi transien catu daya.  


Melihat catu daya Keysight N7952A, Anda dapat melihat bahwa pita toleransi waktu pemulihan transien ditetapkan sebagai 100 mV. Saat mengukur waktu pemulihan transien, jika tegangan keluaran 25 V, Anda harus mengukur berapa lama catu daya untuk pulih kembali dalam ±100 mV sekitar 25 V.






Electronicdesign Com Situs Electronicdesign com File Unggah 2015 02 0216 Cte Keysight Zollo Table




Amplifier Daya Mencontohkan Mengapa Waktu Pemulihan Sementara Itu Penting


Mari kita lihat contoh aplikasi di mana respons transien catu daya dc penting. Saat menguji penguat daya (PA) yang digunakan di perangkat seluler (seperti ponsel atau tablet), sangat penting agar tegangan bias dc ke perangkat yang diuji (DUT) tetap pada tegangan tetap dan stabil. Jika voltase berfluktuasi atau berubah selama pengujian, kondisi pengujian yang tepat tidak dipertahankan dan pengukuran daya RF yang dihasilkan pada DUT tidak akan benar.     


Dalam kasus PA ini, situasinya diperburuk karena profil saat ini. PA mentransmisikan dalam pulsa, dan karena itu menarik arus dari bias dc dalam pulsa. Pulsa ini memiliki kecepatan tepi yang cepat dan karenanya menghadirkan transien beban yang signifikan pada bias dc. Setiap kali PA berdenyut, ia menarik arus tinggi, yang menyeret catu daya bias dc. Catu daya akan pulih dengan cepat; namun, selama catu daya merespons transien, tegangannya tidak pada nilai yang diinginkan untuk pengujian. Setelah catu daya pulih, PA kemudian akan beroperasi di bawah kondisi pengujian yang tepat dan dengan demikian menjadi mungkin untuk membuat pengukuran daya RF yang tepat. 


Dengan miliaran PA diproduksi dan diuji setiap tahun, hasil pengujian sangat penting. Jika catu daya pulih secara perlahan, ini akan menambah waktu pengujian ke PA dan karenanya memperlambat hasil pengujian manufaktur. Oleh karena itu, pabrikan PA mencari catu daya pemulihan cepat untuk memastikan mereka dapat mencapai hasil uji produksi maksimum. Mereka melihat ke spesifikasi waktu pemulihan sementara untuk menentukan pasokan mana yang terbaik untuk aplikasi mereka. Jadi, vendor catu daya harus mampu mengukur waktu pemulihan transien catu daya secara akurat untuk memberikan spesifikasi terbaik kepada pabrikan PA.


Mengukur Waktu Pemulihan Sementara


Bagian yang menantang dalam mengukur waktu pemulihan transien beban adalah menentukan kapan tegangan memasuki pita toleransi. Voltmeter rata-rata dapat dengan mudah mengukur apakah tegangan keluaran dc berada dalam pita toleransi. Ini adalah instrumen yang lambat, dan tidak akan dapat mengambil sampel dengan cukup cepat untuk memberikan pengukuran waktu yang berarti dengan resolusi yang memadai untuk mengatakan seberapa cepat tegangan memasuki pita toleransi.


Melihat melampaui voltmeter rata-rata, voltmeter berkecepatan tinggi tertentu dapat mengukur puluhan ribu pembacaan per detik dengan akurasi yang cukup untuk mendeteksi ketika tegangan catu daya secara tepat memasuki pita toleransi. Salah satu contohnya adalah DMM 34470A Keysight. Saat waktu pemulihan sementara meningkat, voltmeter ini, bahkan menangkap data pada 50 sampel/dtk, menjadi terlalu lambat untuk menangkap waktu pemulihan yang cepat.  


DARI MITRA KAMI
2.7-V hingga 24-V, 2.7-mΩ, 15-A eFuse dengan perlindungan hot-swap, ±1.5% monitor & penyesuaian saat ini. kesalahan mgmt
TPS25982 2.7-V hingga 24-V, 2.7mΩ, 15-A Smart eFuse - Perlindungan Hot-Swap Terintegrasi dengan Pemantauan Arus Beban Akurat 1.5% dan Transien…
WaveRunner 8000HD: Analisis Multi-rel
Lakukan pengukuran sensitif, seperti karakterisasi keruntuhan rel, dengan keyakinan penuh berkat rentang dinamis tinggi WaveRunner 8000HD dan 0.5%…
Lingkup akan menjadi alat yang lebih masuk akal untuk digunakan, karena dapat dengan mudah menangkap dan memvisualisasikan transien yang sangat cepat. Namun, cakupan rata-rata biasanya memiliki akurasi vertikal 1% -3% dan resolusi 8-bit. Akibatnya, ia berjuang untuk memberikan akurasi dan resolusi vertikal yang cukup untuk menemukan secara tepat ketika tegangan keluaran dc mencapai pita toleransi yang sempit. 


Dengan menempatkan ruang lingkup dalam kopling ac, Anda mencoba memperbesar pita toleransi. Namun, kesalahan akan muncul karena level dc menetap pasca-transien akan terdistorsi karena kopling ac. Hal ini dapat membuat sulit untuk secara tepat mengidentifikasi tingkat dc pasca-transien dalam pita toleransi karena tegangan dc yang diselesaikan sedang "ditarik ke bawah" oleh kopling ac.


Pilihan lain adalah membiarkan ruang lingkup dalam kopling dc, tetapi gunakan offset dc besar pada ruang lingkup untuk memperbesar pita toleransi. Ini bekerja dengan baik dengan output dc di level 0 hingga 10-V, tetapi saat output dc naik, offset dc juga harus naik. Dengan offset dc yang besar, volt/divisi minimum juga harus ditingkatkan untuk mendukung offset dc yang besar, sehingga menghasilkan resolusi pengukuran yang lebih kecil pada pita toleransi.  


Untuk catu daya dengan pita toleransi tegangan yang lebih lebar, cakupan dapat digunakan untuk melakukan pengukuran ini. Faktanya, osiloskop Keysight menawarkan perangkat lunak analisis daya bawaan yang membuat pengukuran respons transien melalui operasi turnkey (lihat www.keysight.com/find/scopes-power). Lingkup kinerja tertinggi, dengan resolusi 10 atau 12 bit, memiliki lebih banyak fleksibilitas dan ujung depan yang lebih maju, memungkinkan mereka melakukan pengukuran ini bahkan untuk pita toleransi tegangan yang sempit. Namun, cakupan ini tidak umum di bangku lab rata-rata.


Electronicdesign Com Situs Electronicdesign com File Unggah 2015 02 0216 Cte Keysight Zollo F3
2. Tangkapan layar dari Keysight IntegraVision Power Analyzer ini menunjukkan pengukuran waktu pemulihan tegangan-transien.




Untuk catu daya dengan pita toleransi tegangan sempit, penganalisis kualitas daya berkinerja tinggi dapat melakukan pengukuran ini—asalkan memiliki kemampuan pengukuran satu bidikan. Pengukuran single-shot diperlukan karena transien adalah peristiwa single-shot yang dipicu oleh tepi naik dari pulsa saat ini. Alternatifnya, jika Anda dapat menghasilkan transien arus beban berulang, seperti gelombang persegi di mana arus melompat antara nilai arus tinggi dan rendah, Anda dapat menggunakan penganalisis daya tanpa pengukuran satu bidikan untuk menangkap peristiwa transien yang berulang.  


Penganalisis daya berkinerja tinggi memiliki akurasi vertikal lebih dari 0.1%, resolusi 16-bit, dan kecepatan digitalisasi 1 Msample/dtk atau lebih. Kombinasi digitalisasi cepat dan pengukuran tegangan yang akurat ini memungkinkan Anda mengukur respons transien beban catu daya dengan mudah dan mengidentifikasi kapan batas toleransi yang sempit tercapai. Karena penganalisis daya dapat secara langsung mengukur tegangan dan arus tanpa probe, Anda dapat dengan cepat mengatur pengukuran ini untuk memicu dari tepi naik arus dan kemudian mengukur waktu pemulihan tegangan.  


Satu penganalisis daya dengan kemampuan ini adalah IntegraVision Power Analyzer (Gbr. 2), yang memberikan digitasi 5-Msample/dtk sekali tembak pada 16 bit secara bersamaan pada tegangan dan arus, dengan akurasi dasar 0.05%, semua ditampilkan pada layar sentuh berwarna yang besar . Pengukuran sedang dilakukan pada pasokan 10-V yang berdenyut antara 2A dan 8A. Pita pemulihan transiennya adalah ±100 mV.


Dengan menggunakan dua penanda Y IntegraVision, Anda dapat mengidentifikasi bagian atas (10.1 V) dan bawah (9.9 V) dari pita toleransi tegangan. Kemudian, dengan dua penanda X, Anda dapat mengidentifikasi kapan transien dimulai pada bentuk gelombang arus dengan penanda X1 dan ketika tegangan memasuki pita toleransi dengan penanda X2. Perbedaan waktu antara X1 dan X2 adalah waktu pemulihan transien, diukur sebagai 90.4 s.

Tinggalkan pesan 

Daftar pesan