如何優化電源測量設置

問：

如何確保盡可能高效地測試開關穩壓器？

答：

電路設計人員在決定使用某個特定電源之前，首先會對它進行仔細測試。開關穩壓器IC的數據手冊提供了整個電源在實際應用中如何運行，以及如何通過實驗室測試來獲得相應特性的有價值信息。電路仿真（例如LTspice®）很有用，可以幫助優化電路。但是，仿真并不能代替硬件測試。就此而言，寄生參數要么難以估計，要么難以仿真。

因此，電源要在實驗室中進行徹底測試。用于測試的可以是內部開發的原型，大多數情況下則是使用相應電源IC制造商的現有評估板。

圖1.用于電源運行的連接

連接測試電路時，應考慮若干事項。圖1所示為測試設置的原理圖。被測電路的輸入側必須連接到電源，輸出側連接到負載。這聽起來微不足道，但有一些重要細節必須注意。

盡可能減小線路電感

圖1是用于評估電源轉換器的設置原理圖。我們要測試的是電源電路的行為，而不是測試板與實驗室電源之間或與輸出端負載之間的連接線路的影響。為降低這些連接線路的影響，應采取兩項重要措施。第一，連接線路應盡可能短，短線路的電感值比長線路低。第二，盡量縮小電流路徑面積可進一步降低寄生電感。為實現目標，一個顯而易見的辦法是使用絞合線。這使得電流路徑面積僅取決于線路長度和絞合線外皮的厚度。圖2顯示了測試電壓轉換器的連接，其使用絞合連接線來降低線路寄生電感。

圖2.使用短絞合線的實用操作設置

在基于開關穩壓器的電源中，輸入側和輸出側均有交流電。根據電路拓撲結構，輸入側可能出現脈沖電流，例如在降壓轉換器（降壓控制器）中就會如此。啟動行為以及負載跳變也需要測試。在這些工作條件下，測試設置中的連接線路也承載交流電。

輸入端增加本地儲能器件

如果要測試電源對負載瞬變的響應速度有多快，則被測設計必須提供足夠多的能量。被測設計輸入側的能量來源不應是限制因素。為確保不出現這種情況，建議在電源輸入端放置一個較大容值的電容，如圖1中的綠色部分所示。它確保負載瞬變測試可以正確執行。

但是，必須確保電源的后續使用受到非常明確的條件限制。對輸入端儲能器件的影響必須有很好的了解，以便可以正確選定電源輸入電容的大小。

還必須考慮圖1中大電容的另一個方面。如果需要在電源輸入端施加電壓瞬變以測試相應的行為，則此電容會大大減慢被測電路經受的電壓瞬變。因此，對于這些測試，應移除該電容。

總之，與電源設計相關的任務看似簡單，但有很多事情必須考慮，例如將電路連接到實驗室工作臺。被測電路的電源線以及遠離被測電路的電源線需要作為交流電路處理，因此，這些電纜必須很短并絞合，以減小這些連接電纜的寄生電感。對電路設計人員而言，這并不是多余的工作，這樣做會使測試結果接近我們測試的初衷。如果測試設置的影響得以降低，其余結果將更有價值。隨著時間推移，經驗豐富的電源工程師已開發出優化電路評估的方法。如果遵循本文中的所有提示，就能順利地完成評估。