3. 計(jì)算諧振電路的諧振頻率
選擇正確的旁路電容,電源測(cè)量錯(cuò)誤不再有
發(fā)布時(shí)間:2015-03-10 責(zé)任編輯:sherryyu
【導(dǎo)讀】在本文中,我們探討了當(dāng)電源位于被測(cè)器件數(shù)英尺遠(yuǎn)時(shí),它向動(dòng)態(tài)負(fù)載提供穩(wěn)定電壓時(shí)會(huì)遇到的難題。盡管負(fù)載引線(xiàn)阻抗可能會(huì)嚴(yán)重降低高性能電源的瞬時(shí)響應(yīng)性能,您仍能能夠通過(guò)合理的配置,為被測(cè)件提供符合測(cè)試指標(biāo)要求的、穩(wěn)定的供電。通過(guò)在被測(cè)件端,并聯(lián)一個(gè)合適大小和特性的旁路電容,即便被測(cè)件的消耗電流出現(xiàn)快速瞬時(shí)的現(xiàn)象,也能極大改進(jìn)輸入負(fù)載的電壓穩(wěn)定性。
如今,很多的IC運(yùn)行速度要比以往快很多,但伴隨而來(lái)的就是更高的工作電流。由于IC工作的動(dòng)態(tài)負(fù)載特性,對(duì)電源在大范圍功率動(dòng)態(tài)變化工作條件下的穩(wěn)定性提出了更高的需求。工程師如果利用普通的程控電源為被測(cè)件供電并進(jìn)行測(cè)試時(shí),往往會(huì)遇到巨大的挑戰(zhàn)。IC電路高速變化的電流耗電波形會(huì)導(dǎo)致輸入電壓出現(xiàn)瞬態(tài)壓降。如果壓降過(guò)高,將會(huì)導(dǎo)致微處理器工作出現(xiàn)異常,或出現(xiàn)重復(fù)啟動(dòng)的現(xiàn)象。本文將詳細(xì)介紹這種瞬態(tài)壓降產(chǎn)生的原因,以及如何有效減輕瞬態(tài)壓降的方法。
優(yōu)化負(fù)載接線(xiàn)和旁路電容
在多數(shù)情況下,由于測(cè)試環(huán)境、布線(xiàn)及物理尺寸等因素的限制,電源往往放置在距離被測(cè)IC電路1至幾米的地方,使用長(zhǎng)達(dá)數(shù)米的導(dǎo)線(xiàn)連接電源和被測(cè)件。導(dǎo)線(xiàn)本身的阻抗會(huì)降低被測(cè)件IC端的實(shí)際電壓。因此,幾乎所有的高性能程控電源均具備遠(yuǎn)端回讀功能,通過(guò)接在電源遠(yuǎn)端感應(yīng)端和被測(cè)件端的感應(yīng)線(xiàn),測(cè)得負(fù)載端的實(shí)際電壓,并在電源的輸出端做出相應(yīng)的調(diào)整和補(bǔ)償。在實(shí)際應(yīng)用中,感應(yīng)線(xiàn)的連接點(diǎn)要盡可能接近IC。然而,電源的電壓調(diào)整環(huán)路只能在可控的帶寬范圍內(nèi),抑制感應(yīng)點(diǎn)上的電壓瞬變。當(dāng)電源輸出和負(fù)載之間的導(dǎo)線(xiàn)呈現(xiàn)出過(guò)高阻抗時(shí),IC的本地旁路電容能夠在這些頻率上降低這些阻抗。
以一個(gè)具有25A供電,伴有5A瞬變電流的負(fù)載應(yīng)用為例。其中,電源電壓設(shè)為 2.5V,通過(guò)5英尺長(zhǎng)的14AWG布線(xiàn)連接至IC測(cè)試板。由于是低電壓供電,如果電壓有超過(guò)100mV的跌落,通常是不可接受的。14AWG線(xiàn)每英尺的電阻為2.5mΩ,由此,在電源輸出和IC測(cè)試板之間的導(dǎo)線(xiàn)回路存在25mΩ電阻。根據(jù)歐姆定律,我們可以計(jì)算出導(dǎo)向回路上可能出現(xiàn)的壓降:
可以看出,負(fù)載導(dǎo)線(xiàn)回路電阻足以導(dǎo)致IC電路的電源輸入端出現(xiàn)難以接受的壓降;還有一點(diǎn)必須考慮的是負(fù)載導(dǎo)線(xiàn)上的電感。在這種情況下大約每英尺170nH, 這只會(huì)讓情況變得更糟。旁路電容(如圖1所示)可以在一定程度上顯著改善這一狀況。
圖 1. 負(fù)載引線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與旁路電容器
電源電壓控制回路、負(fù)載導(dǎo)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和旁路電容之間的交互較為復(fù)雜。一些近似值能夠幫助您了解如何選擇旁路電容的大?。?/div>
3. 計(jì)算諧振電路的諧振頻率
具體過(guò)程如下:
1. 網(wǎng)絡(luò)阻抗峰值的計(jì)算
根據(jù)下面的表達(dá)式,確定負(fù)載導(dǎo)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的指定峰值阻抗和旁路電容:
2. 計(jì)算旁路電容值
將指定峰值阻抗設(shè)為等同于由負(fù)載引線(xiàn)電感和旁路電容組成LC電路的特性阻抗。在本例中,假設(shè)有4條并聯(lián)雙絞線(xiàn)電纜運(yùn)行,電感降低為原來(lái)的1/4。根據(jù)下面的公式,得出電容值。
[page]3. 計(jì)算諧振電路的諧振頻率
如果電源輸出阻抗在LC電路諧振頻率上高于 Zpeak,必須提高電容,以降低儲(chǔ)能電路諧振頻率,直至滿(mǎn)足上述條件。
4. 選擇指定的電容等效串聯(lián)電阻(ESR),以適當(dāng)衰減 LC電路的諧振
衰減不當(dāng)?shù)腖C電路會(huì)出現(xiàn)振鈴現(xiàn)象,也會(huì)破壞電源控制環(huán)路的穩(wěn)定性,因此,必須適當(dāng)衰減LC諧振。負(fù)載引線(xiàn)電阻、電容的ESR都會(huì)衰減LC電路的諧振。將LC電路中的電阻設(shè)為等同于LC電路的特性阻抗,可以得到0.5的阻尼系數(shù),以實(shí)現(xiàn)更快的響應(yīng)和更低的峰值電壓。
如果需要的話(huà),可以并聯(lián)不同的電容組合,以達(dá)到期望的ESR值。
結(jié)果
圖 2 顯示了在使用 Agilent N7950A APS 動(dòng)態(tài)直流電源時(shí),負(fù)載上的電壓瞬態(tài)響應(yīng)。電源在設(shè)計(jì)中,專(zhuān)為低電壓和高電流的工作特性進(jìn)行了而優(yōu)化,具有極低的輸出阻抗,非常適合本應(yīng)用。
圖中顯示利用N7950A APS電源給被測(cè)件供電,電壓是2.5V。電流偏置是25A,電流的瞬態(tài)變化時(shí)5A。它們使用一對(duì)5英尺長(zhǎng)、并行的14-AWG 雙絞線(xiàn)電纜供電,還有另外一對(duì)相同的遠(yuǎn)端感應(yīng)線(xiàn)。在這里,我們可以明顯看到三種情景:
圖2. 5A瞬時(shí)電流變化時(shí),電壓的瞬態(tài)響應(yīng)
第一種情景(絳紅色的跡線(xiàn)):在負(fù)載端并聯(lián)了一個(gè)2000uF/10mOhm ESR的電容,可以看到負(fù)載端電壓瞬態(tài)跌落是大約為2%,50mV。
第二種情景(深藍(lán)色的跡線(xiàn)):在負(fù)載端并聯(lián)了一個(gè)539uF/15mOhm ESR的電容,可以看到負(fù)載端電壓瞬態(tài)跌落是大約為4%,90mV。
第三種情景(淡藍(lán)色的跡線(xiàn)):沒(méi)有并聯(lián)電容,可以看到負(fù)載端電壓瞬態(tài)跌落是大約為6.5%,130mV。
因此,當(dāng)負(fù)載端并聯(lián)的旁路電容高出4倍后,可使LC電路阻抗下降為原來(lái)的1/2左右,很大程度上改善了電壓的瞬態(tài)壓降。
特別推薦
- 兆易創(chuàng)新GD32F30x STL軟件測(cè)試庫(kù)獲得德國(guó)萊茵TüV IEC 61508功能安全認(rèn)證
- 芯科科技第三代無(wú)線(xiàn)開(kāi)發(fā)平臺(tái)引領(lǐng)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展
- MSO 4B 示波器為工程師帶來(lái)更多臺(tái)式功率分析工具
- 艾為電子推出新一代高線(xiàn)性度GNSS低噪聲放大器——AW15745DNR
- 瑞薩發(fā)布四通道主站IC和傳感器信號(hào)調(diào)節(jié)器, 以推動(dòng)不斷增長(zhǎng)的IO-Link市場(chǎng)
- e絡(luò)盟現(xiàn)貨供應(yīng) Abracon 新推出的 AOTA 系列微型鑄型電感器
- 加賀富儀艾電子推出支持Wi-Fi 6和藍(lán)牙的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)/藍(lán)牙組合模塊
技術(shù)文章更多>>
- 數(shù)字驅(qū)動(dòng)工業(yè),智能賦能制造 AMTS & AHTE SOUTH CHINA 2024同期會(huì)議全公開(kāi)!
- 團(tuán)體觀展招募!104CEF開(kāi)啟組團(tuán)觀眾通道,解鎖更多禮遇
- 觸摸式OLED顯示屏有望重新定義汽車(chē)用戶(hù)界面
- 用Python自動(dòng)化雙脈沖測(cè)試
- 揭秘電動(dòng)汽車(chē)中直流鏈路電容器的奧秘(上)
技術(shù)白皮書(shū)下載更多>>
- 車(chē)規(guī)與基于V2X的車(chē)輛協(xié)同主動(dòng)避撞技術(shù)展望
- 數(shù)字隔離助力新能源汽車(chē)安全隔離的新挑戰(zhàn)
- 汽車(chē)模塊拋負(fù)載的解決方案
- 車(chē)用連接器的安全創(chuàng)新應(yīng)用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門(mén)搜索
電阻觸控屏
電阻器
電阻作用
調(diào)速開(kāi)關(guān)
調(diào)諧器
鼎智
動(dòng)力電池
動(dòng)力控制
獨(dú)石電容
端子機(jī)
斷路器
斷路器型號(hào)
多層PCB
多諧振蕩器
扼流線(xiàn)圈
耳機(jī)
二極管
二極管符號(hào)
發(fā)光二極管
防靜電產(chǎn)品
防雷
防水連接器
仿真工具
放大器
分立器件
分頻器
風(fēng)力渦輪機(jī)
風(fēng)能
風(fēng)扇
風(fēng)速風(fēng)向儀
友情鏈接(QQ:317243736)
我愛(ài)方案網(wǎng) ICGOO元器件商城 創(chuàng)芯在線(xiàn)檢測(cè) 芯片查詢(xún) 天天IC網(wǎng) 電子產(chǎn)品世界 無(wú)線(xiàn)通信模塊 控制工程網(wǎng) 電子開(kāi)發(fā)網(wǎng) 電子技術(shù)應(yīng)用 與非網(wǎng) 世紀(jì)電源網(wǎng) 21ic電子技術(shù)資料下載 電源網(wǎng) 電子發(fā)燒友網(wǎng) 中電網(wǎng) 中國(guó)工業(yè)電器網(wǎng) 連接器 礦山設(shè)備網(wǎng) 工博士 智慧農(nóng)業(yè) 工業(yè)路由器 天工網(wǎng) 乾坤芯 電子元器件采購(gòu)網(wǎng) 亞馬遜KOL 聚合物鋰電池 工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備 企業(yè)查詢(xún) 工業(yè)路由器 元器件商城 連接器 USB中文網(wǎng) 今日招標(biāo)網(wǎng) 塑料機(jī)械網(wǎng) 農(nóng)業(yè)機(jī)械 中國(guó)IT產(chǎn)經(jīng)新聞網(wǎng) 高低溫試驗(yàn)箱
?
關(guān)閉
?
關(guān)閉