当我们使用有源负载测试电路来确保微处理器或其他数字负载的电源提供 100A
瞬态电流。这种有源负载可以为电源提供直流负载,并且可以在直流电平之间快速切换。这些瞬态负载模拟微处理器中的快速逻辑切换。
理想情况下,您的稳压器输出在负载瞬态期间是不变的。然而,在实践中,您会遇到一些变化,如果超出允许的工作电压容差,就会出现问题。您可以将您的有源负载电路基于以前在较低电流下工作的宽带负载设计。这种方法允许您设计具有线性响应的闭环、500kHz
带宽、100A 有源负载。
传统的有源负载电路存在缺点(图
1)。被测稳压器驱动直流和开关电阻负载。监控开关电流和输出电压,以便在静态和动态条件下比较稳定的输出电压与负载电流。开关电流要么打开,要么关闭。当它发生变化时,您无法在线性区域中控制它。
您可以通过包含电子负载开关控制来进一步发展这一概念(图 2)。输入脉冲通过驱动级切换
FET,从稳压器及其输出电容器产生瞬态负载电流。这些电容器的尺寸、组成和位置对瞬态响应有深远的影响。尽管电子控制有助于高速开关,但该架构无法模拟介于最小电流和最大电流之间的负载。此外,您没有控制
FET 的开关速度,因为这样做会在测量中引入宽带谐波,这可能会破坏示波器显示。
瞬态发生器
将 Q 1放置在反馈回路中可以对负载测试仪进行真正的线性控制(图 3)。您现在可以线性控制 Q
1的栅极电压,允许您在任何点设置瞬时瞬态电流并模拟几乎任何负载曲线。从 Q 1的源到控制放大器 A 1的反馈关闭了 Q
1周围的控制回路,从而稳定了其工作点。瞬时输入控制电压和电流检测电阻器的值将 Q 1的电流设置为宽带宽。您使用直流负载设置电位器将 A 1偏置到 Q
1的导通阈值。A 1的小变化的输出导致 Q 1的大电流变化,这意味着 A
1不需要提供大的输出偏移。基本速度限制是放大器的小信号带宽。只要输入信号保持在该带宽内,Q 1的电流波形就与 A
1的输入控制电压波形相同,从而可以对负载电流进行线性控制。这种通用功能允许您模拟各种负载。
您可以通过添加一些组件来改进此电路(图 4)。栅极驱动级将控制放大器与 Q 1的栅极电容隔离,以保持放大器的相位裕度并提供低延迟和线性电流增益。增益为
10 的差分放大器在 1mΩ 分流电阻器上提供高分辨率感测。您可以设计一个功耗限制器,作用于平均输入值和 Q 1的温度。它会关闭 FET
的栅极驱动,以防止过热和随后的损坏。可以将电容器添加到主放大器以调整带宽并优化环路响应。
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