半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、讀卡器、微處理器、磁盤驅(qū)動(dòng)器、壓電設(shè)備和數(shù)字系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生電壓調(diào)節(jié)器必須服務(wù)的瞬態(tài)負(fù)載。理想情況下，穩(wěn)壓器輸出在負(fù)載瞬態(tài)期間是不變的。然而，在實(shí)踐中，會(huì)發(fā)生一些變化，如果系統(tǒng)超出其允許的工作電壓容差，這種變化就會(huì)成為問題。這個(gè)問題要求測試穩(wěn)壓器及其相關(guān)的支持組件，以驗(yàn)證在瞬態(tài)負(fù)載條件下所需的性能。您可以使用各種方法來生成瞬態(tài)負(fù)載并允許觀察調(diào)節(jié)器響應(yīng)。

圖 1顯示了一個(gè)概念性負(fù)載瞬態(tài)發(fā)生器。被測穩(wěn)壓器驅(qū)動(dòng)直流和開關(guān)電阻負(fù)載，這些負(fù)載可以手動(dòng)調(diào)節(jié)。該器件監(jiān)控其開關(guān)電流和輸出電壓，允許在靜態(tài)和動(dòng)態(tài)條件下比較輸出電壓和負(fù)載電流。開關(guān)電流要么開啟，要么關(guān)閉;沒有電控線性區(qū)域。

圖 1這個(gè)概念穩(wěn)壓器負(fù)載測試儀包括開關(guān)和直流負(fù)載以及電壓和電流監(jiān)視器。電阻值設(shè)置直流和開關(guān)負(fù)載電流。開關(guān)電流要么開啟，要么關(guān)閉;沒有可控的線性區(qū)域。

圖 2顯示了負(fù)載瞬態(tài)發(fā)生器的實(shí)際實(shí)現(xiàn)。電容器增加了被測電壓調(diào)節(jié)器;這些電容器提供能量儲(chǔ)存器，類似于機(jī)械飛輪，以幫助瞬態(tài)響應(yīng)。這些電容器的尺寸、電介質(zhì)和位置，尤其是 C OUT，對(duì)瞬態(tài)響應(yīng)和整體穩(wěn)壓器穩(wěn)定性有顯著影響(參考文獻(xiàn) 1和參考文獻(xiàn) 2)。輸入脈沖觸發(fā) LTC1693 FET 驅(qū)動(dòng)器以切換 Q 1，從而從穩(wěn)壓器產(chǎn)生瞬態(tài)負(fù)載電流。示波器監(jiān)控瞬時(shí)負(fù)載電壓，并通過“夾式”寬帶探頭監(jiān)控電流。

圖 2一個(gè)實(shí)用的穩(wěn)壓器負(fù)載測試儀包括一個(gè) FET 驅(qū)動(dòng)器和 Q 1開關(guān)。示波器監(jiān)控電流探頭輸出和調(diào)節(jié)器響應(yīng)。

圖 3通過用低阻抗電源代替穩(wěn)壓器來評(píng)估電路的負(fù)載瞬態(tài)生成能力。高容量電源、低阻抗連接和大量旁路相結(jié)合，可在整個(gè)頻率范圍內(nèi)保持低阻抗。圖 4顯示了圖 3中的電路對(duì) LTC1693-1 FET 驅(qū)動(dòng)器的響應(yīng)(跡線 A)，它在 15 納秒內(nèi)干凈地切換 1A(跡線 B)。這樣的速度對(duì)于模擬許多負(fù)載很有用，但通用性有限。雖然速度很快，但該電路無法模擬最小和最大電流之間的負(fù)載。

圖 3用一個(gè)旁路良好的低阻抗電源代替穩(wěn)壓器，您可以確定負(fù)載測試儀的響應(yīng)時(shí)間。

圖 4圖 2 的電路響應(yīng) FET 驅(qū)動(dòng)器的輸出(跡線 A)，在 15 納秒內(nèi)切換 1A 負(fù)載(跡線 B)。

閉環(huán)測試儀

圖 5 的概念閉環(huán)負(fù)載瞬態(tài)發(fā)生器線性控制 Q 1的柵極電壓，以在任何所需點(diǎn)設(shè)置瞬時(shí)瞬態(tài)電流，從而可以模擬幾乎任何負(fù)載曲線。從 Q 1的源到 A 1控制放大器的反饋關(guān)閉了 Q 1周圍的環(huán)路，從而穩(wěn)定了其工作點(diǎn)。Q 1的電流值取決于寬帶寬內(nèi)的控制輸入電壓和電流檢測電阻。一旦 A 1偏置到 Q 1的電導(dǎo)閾值，A 1輸出的微小變化就會(huì)導(dǎo)致 Q 1通道中的大電流變化。因此，A1不需要輸出大的偏移;它的小信號(hào)帶寬，而不是它的壓擺率，是基本的速度限制。在此限制范圍內(nèi)，Q 1的電流波形與 A 1的控制輸入電壓波形相同，允許對(duì)負(fù)載電流進(jìn)行線性控制。這種通用能力允許各種模擬負(fù)載。

圖 5在這個(gè)概念閉環(huán)負(fù)載測試儀中，A 1控制 Q 1的源電壓，設(shè)置穩(wěn)壓器的輸出電流。Q 1的漏極電流波形與A 1的輸入相同，允許對(duì)負(fù)載電流進(jìn)行線性控制。電壓和電流監(jiān)視器與圖 1 中的相匹配。

基于 FET 的電路

圖 6顯示了基于 FET 的閉環(huán)負(fù)載瞬態(tài)發(fā)生器的實(shí)際實(shí)例，包括直流偏置和波形輸入。A 1必須在高頻下驅(qū)動(dòng) Q 1的高電容柵極，因此需要高峰值 A 1輸出電流并注意反饋環(huán)路補(bǔ)償。A 1是一個(gè) 60MHz 電流反饋放大器，具有超過 1A 的輸出電流容量。在驅(qū)動(dòng) Q 1的柵極電容的同時(shí)保持高頻的穩(wěn)定性和波形保真度需要可設(shè)置的柵極驅(qū)動(dòng)峰值組件、阻尼網(wǎng)絡(luò)、反饋微調(diào)和環(huán)路峰值調(diào)整。您首先進(jìn)行所需的直流微調(diào)。在不應(yīng)用輸入的情況下，在 Q 1處將 1mV 調(diào)整調(diào)整為 1mV dc的來源。您可以使用圖 7的布置進(jìn)行交流調(diào)整。與圖 3中的電路類似，這種“磚墻”穩(wěn)壓源在負(fù)載瞬態(tài)發(fā)生器階躍負(fù)載時(shí)提供最小的紋波和下垂。如圖所示應(yīng)用輸入，并微調(diào)柵極驅(qū)動(dòng)、反饋和環(huán)路峰值調(diào)整，以在示波器配備電流探頭的通道上獲得最干凈的方角響應(yīng)。

圖 6在詳細(xì)的閉環(huán)負(fù)載測試儀中，直流電平和脈沖輸入將 A 1饋送到 Q 1電流吸收調(diào)節(jié)器負(fù)載。Q 1的增益允許小的 A 1輸出擺幅，從而允許寬帶寬。阻尼器網(wǎng)絡(luò)、反饋和峰值微調(diào)優(yōu)化了邊緣響應(yīng)。

圖 7確定閉環(huán)負(fù)載測試儀響應(yīng)時(shí)間如圖 3 所示。“磚墻”輸入提供低阻抗源。