전원 공급 장치 과도 복구 시간 이해 및 측정

이 파일 유형에는 해당하는 경우 고해상도 그래픽과 회로도가 포함됩니다.

Bob Zollo, 제품 기획자, 전력 및 에너지 사업부, Keysight Technologies
전원 공급 장치 과도 복구 시간은 DC 전원 공급 장치의 사양입니다. 전원 공급 장치가 전원 공급 장치의 출력에 대한 과도 부하 조건에서 얼마나 빨리 복구되는지 설명합니다.   


일정한 전압에서 작동하는 이상적인 전원 공급 장치에서 출력 전압은 부하에 의해 전원 공급 장치에서 끌어오는 전류에 관계없이 프로그래밍된 값으로 유지됩니다. 그러나 실제 전원 공급 장치는 부하 전류가 급격히 상승할 때 프로그래밍된 전압을 유지할 수 없습니다.


전류의 급격한 증가에 대한 응답으로 전원 공급 장치 조정 피드백 루프가 전압을 프로그래밍된 값으로 되돌릴 때까지 전원 공급 장치 전압이 강하합니다. 값이 프로그래밍된 값으로 돌아오는 데 걸리는 시간은 부하 과도 회복 시간입니다(그림 1).


부하 전류 과도 현상이 빠른 과도 현상이 아니라 천천히 상승하거나 하강하는 경우 전원 공급 장치 조정 피드백 루프는 눈에 보이는 과도 현상 없이 출력 전압을 조절하고 유지하기에 충분히 빠릅니다. 현재 과도 전류의 에지 속도가 증가함에 따라 전압을 일정하게 유지하고 유지하는 전원 피드백 루프의 능력을 초과하여 부하 과도 현상이 발생합니다.


Electronicdesign Com 사이트 Electronicdesign com 파일 업로드 2015 02 0216 Cte 키사이트 Zollo F1
1. 부하 과도 상태 복구 시간은 출력 전압이 복구되고 부하 전류의 "Z" 암페어 단계 변화에 따라 공칭 출력 전압의 "Y" 밀리볼트 내에서 유지되는 시간 "X"입니다. "Y"는 지정된 회복 대역 또는 안정화 대역이고 "Z"는 지정된 부하 전류 변화이며 일반적으로 공급 장치의 전체 부하 전류 정격과 같습니다.




전원 공급 장치 과도 상태 복구 시간은 부하 전류 과도 상태의 시작부터 전원 공급 장치가 안정되고 다시 프로그래밍된 값에 도달할 때까지 측정됩니다. 그러나 "프로그램된 값에 도달"을 지정할 때마다 허용 범위 내로 지정해야 합니다. 따라서 전원 공급 장치 부하 과도 회복 시간은 프로그래밍된 값의 몇 퍼센트, 정격 출력의 몇 퍼센트 또는 고정 전압 허용 범위의 허용 범위에 도달하는 데 필요한 시간으로 지정됩니다. 다음 표는 전원 공급 장치 과도 사양의 몇 가지 예를 보여줍니다.  


키사이트 N7952A 전원 공급 장치를 보면 과도 복구 시간 허용 오차 대역이 100mV로 지정되어 있음을 알 수 있습니다. 과도 회복 시간을 측정할 때 출력 전압이 25V인 경우 전원 공급 장치가 100V 주변에서 ±25mV 이내로 회복되는 데 걸리는 시간을 측정해야 합니다.






Electronicdesign Com 사이트 Electronicdesign com 파일 업로드 2015 02 0216 Cte 키사이트 Zollo 테이블




전력 증폭기는 과도 복구 시간이 중요한 이유를 보여줍니다


DC 전원 과도 응답이 중요한 애플리케이션의 예를 살펴보겠습니다. 모바일 장치(예: 휴대폰 또는 태블릿)에 사용되는 전력 증폭기(PA)를 테스트할 때 DUT(테스트 대상 장치)에 대한 dc 바이어스 전압이 고정되고 안정적인 전압을 유지하는 것이 매우 중요합니다. 테스트 중에 전압이 변동하거나 변경되면 적절한 테스트 조건이 유지되지 않고 DUT에 대한 RF 전력 측정 결과가 정확하지 않습니다.     


이 PA의 경우 현재 프로필로 인해 상황이 악화됩니다. PA는 펄스로 전송하므로 DC 바이어스에서 펄스로 전류를 끌어옵니다. 이 펄스는 빠른 에지 속도를 가지므로 DC 바이어스에 상당한 부하 과도 현상을 나타냅니다. PA가 펄스를 켤 때마다 높은 전류를 끌어와 DC 바이어스 전원 공급 장치를 끌어내립니다. 전원 공급 장치가 빠르게 복구됩니다. 그러나 전원 공급 장치가 과도 상태에 응답하는 시간 동안 전압은 테스트에 필요한 값이 아닙니다. 전원 공급 장치가 복구되면 PA는 올바른 테스트 조건에서 작동하므로 적절한 RF 전력 측정이 가능해집니다. 


매년 수십억 개의 PA가 제조되고 테스트되기 때문에 테스트 처리량이 매우 중요합니다. 전원 공급 장치가 느리게 복구되면 PA에 테스트 시간이 추가되어 제조 테스트 처리량이 느려집니다. 따라서 PA 제조업체는 최대 제조 테스트 처리량을 달성할 수 있도록 빠른 복구 전원 공급 장치를 찾습니다. 그들은 애플리케이션에 가장 적합한 전원을 결정하기 위해 과도 복구 시간 사양을 살펴봅니다. 따라서 전원 공급 장치 공급업체는 PA 제조업체에 최상의 사양을 제공하기 위해 전원 공급 장치 과도 복구 시간을 정확하게 측정할 수 있어야 합니다.


과도 회복 시간 측정


부하 과도 회복 시간 측정의 어려운 부분은 전압이 허용 범위에 들어가는 시점을 결정하는 것입니다. 평균 전압계는 DC 출력 전압이 허용 범위 내에 있는지 쉽게 측정할 수 있습니다. 그러나 속도가 느린 기기이며 전압이 허용 범위에 얼마나 빨리 진입했는지 말하기 위해 적절한 분해능으로 의미 있는 시간 측정을 제공할 만큼 충분히 빠르게 샘플링할 수 없습니다.


평균 전압계를 넘어 특정 고속 전압계는 전원 공급 장치 전압이 허용 범위에 정확하게 들어가는 시점을 감지하기에 충분한 정확도로 초당 수만 번의 판독값을 측정할 수 있습니다. 그러한 예로 키사이트의 34470A DMM이 있습니다. 과도 복구 시간이 향상됨에 따라 이러한 전압계는 50ksamples/s에서 데이터를 캡처하더라도 빠른 복구 시간을 캡처하기에는 너무 느려집니다.  


파트너로부터
핫스왑 보호 기능이 있는 2.7V ~ 24V, 2.7mΩ, 15A eFuse, ±1.5% 전류 모니터 및 조정. 결함 관리
TPS25982 2.7V ~ 24V, 2.7mΩ, 15A 스마트 eFuse - 1.5% 정확한 부하 전류 모니터링 및 조정 가능한 과도...
WaveRunner 8000HD: Multi-rail Analysis
WaveRunner 8000HD의 높은 동적 범위와 0.5%…
스코프는 매우 빠른 과도 현상을 쉽게 캡처하고 시각화할 수 있으므로 사용하기에 더 합리적인 도구가 될 것입니다. 그러나 평균 스코프는 일반적으로 1%-3%의 수직 정확도와 8비트 분해능을 갖습니다. 결과적으로, DC 출력 전압이 좁은 허용 범위에 도달할 때를 정확하게 찾을 수 있도록 충분한 수직 정확도와 분해능을 제공하기 위해 고군분투합니다. 


스코프를 AC 커플링에 넣으면 허용 오차 범위를 확대하려고 합니다. 그러나 과도 후 안정화된 dc 레벨이 ac 커플링으로 인해 왜곡되기 때문에 오류가 발생합니다. 이는 안정화된 DC 전압이 AC 커플링에 의해 "풀다운(pull down)"되기 때문에 허용 범위 내에서 과도 이후 DC 레벨을 정확하게 식별하기 어렵게 만들 수 있습니다.


또 다른 옵션은 스코프를 dc 커플링으로 유지하되 허용 오차 범위를 확대하기 위해 스코프에서 큰 dc 오프셋을 사용하는 것입니다. 이것은 0~10V 레벨의 dc 출력에서 ​​잘 작동하지만 dc 출력이 상승하면 dc 오프셋도 상승해야 합니다. 큰 dc 오프셋을 사용하면 큰 dc 오프셋을 지원하기 위해 최소 전압/구간도 증가해야 하므로 허용 오차 대역에서 측정 분해능이 낮아집니다.  


전압 허용 범위가 더 넓은 전원 공급 장치의 경우 스코프를 사용하여 이러한 측정을 수행할 수 있습니다. 실제로 키사이트 오실로스코프는 턴키 작업을 통해 과도 응답 측정을 수행하는 내장 전력 분석 소프트웨어를 제공합니다(www.keysight.com/find/scopes-power 확인). 10비트 또는 12비트 분해능의 최고 성능 스코프는 유연성과 고급 프런트 엔드가 있어 좁은 전압 허용 범위에서도 이러한 측정을 수행할 수 있습니다. 그러나 이러한 스코프는 일반 실험실 벤치에서 흔하지 않습니다.


Electronicdesign Com 사이트 Electronicdesign com 파일 업로드 2015 02 0216 Cte 키사이트 Zollo F3
2. 키사이트 IntegraVision 전력 분석기의 이 스크린샷은 전압 과도 현상 복구 시간 측정을 보여줍니다.




전압 허용 범위가 좁은 전원 공급 장치의 경우 고성능 전력 품질 분석기가 단일 샷 측정 기능이 있는 경우 이러한 측정을 수행할 수 있습니다. 과도 현상은 현재 펄스의 상승 에지에 의해 트리거되는 단일 샷 이벤트이기 때문에 단일 샷 측정이 필요합니다. 또는 전류가 높은 전류 값과 낮은 전류 값 사이에서 점프하는 구형파와 같이 반복적인 부하 전류 과도 현상을 생성할 수 있는 경우 단일 샷 측정 없이 전력 분석기를 사용하여 반복되는 과도 이벤트를 캡처할 수 있습니다.  


고성능 전력 분석기는 0.1% 이상의 수직 정확도, 16비트 분해능 및 1Msample/s 이상의 디지털화 속도를 제공합니다. 이러한 빠른 디지털화와 정확한 전압 측정의 조합을 통해 전원 공급 장치 부하 과도 응답을 쉽게 측정하고 좁은 허용 범위에 도달할 때 식별할 수 있습니다. 전력 분석기는 프로브 없이 전압과 전류를 직접 측정할 수 있으므로 전류의 상승 에지에서 트리거하도록 이 측정을 신속하게 설정한 다음 전압 회복 시간을 측정할 수 있습니다.  


이 기능을 갖춘 전력 분석기는 IntegraVision 전력 분석기(그림 2)로, 전압과 전류 모두에서 동시에 5비트로 단일 샷 16-Msample/s 디지털화를 0.05% 기본 정확도로 제공하며 모두 대형 컬러 터치스크린에 표시됩니다. . 측정은 10A와 2A 사이에서 펄스되는 8V 전원에서 이루어집니다. 과도 회복 대역은 ±100mV입니다.


IntegraVision의 10.1개의 Y 마커를 사용하여 전압 허용 범위의 상단(9.9V)과 하단(1V)을 식별할 수 있습니다. 그런 다음 두 개의 X 마커를 사용하여 마커 X2을 사용하여 전류 파형에서 과도 현상이 시작되는 시점과 마커 X1를 사용하여 전압이 허용 범위에 들어가는 시점을 식별할 수 있습니다. X2과 X90.4 사이의 시간 차이는 XNUMXμs로 측정된 과도 회복 시간입니다.

메시지를 남겨주세요 

메시지 목록