在我擔(dān)任現(xiàn)場應(yīng)用工程師的這么多年中，我看到了相當(dāng)多的電源設(shè)計。在許多情況下，這些設(shè)計可以毫無問題地工作。有時，我發(fā)現(xiàn)在將產(chǎn)品投入生產(chǎn)之前通過一些額外的工程工作可以避免的問題。系統(tǒng)設(shè)計人員常常在使用電源電路時沒有徹底確保其在整個極端工作條件下都能正常工作。存在原型工作正常的情況，因此忽略了進(jìn)一步的電源測試，或者是檢查是否正常運行的最后一項。有時直到產(chǎn)品投入生產(chǎn)后才會出現(xiàn)問題，從而導(dǎo)致現(xiàn)場故障。
這些電源問題差異很大，從原型沒有顯示問題但后來導(dǎo)致系統(tǒng)性能問題的系統(tǒng)噪聲到導(dǎo)致系統(tǒng)間歇性關(guān)閉的電源穩(wěn)定性問題。本文的重點是與 DC-DC 電源相關(guān)的不同測試。
為什么要測試?
電源是任何電子產(chǎn)品的基礎(chǔ)，因此驗證其性能和設(shè)計余量對于確保產(chǎn)品的高質(zhì)量和可靠性是必要的。如果產(chǎn)品在現(xiàn)場后出現(xiàn)問題，不驗證電源會使設(shè)計人員容易受到潛在的不愉快情況的影響。電源在典型條件下可能運行良好，但可能處于正常運行的邊緣。當(dāng)電源被加熱或冷卻時，或者當(dāng)組件老化時，它的特性會改變到邊緣設(shè)計可能會失敗的地步。
無論電源多么基本，都應(yīng)由合格的人員對其進(jìn)行測試，以確保其符合系統(tǒng)要求。盡管可能需要編寫軟件或?qū)?FPGA 進(jìn)行全面調(diào)試，但驗證電源是否正常工作并以足夠的設(shè)計余量運行是至關(guān)重要的。
電源測試并不復(fù)雜。人們只需要很好地了解需要哪些測試，以及如何正確執(zhí)行它們。設(shè)計人員應(yīng)為電源建立測試規(guī)范和測試計劃。測試規(guī)范應(yīng)包括所有可接受的運行限制和系統(tǒng)必須運行的各種運行條件(溫度、線路條件等)。測試計劃描述了如何確保設(shè)計符合測試規(guī)范的過程。
系統(tǒng)條件(線路、負(fù)載等)和環(huán)境因應(yīng)用程序而異。因此，具體的測試規(guī)范和計劃因系統(tǒng)而異。本文不討論有關(guān)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品設(shè)計裕度的理念，但假設(shè)設(shè)計測試規(guī)范已被充分理解。我們專注于測試和驗證設(shè)計是否符合或超過預(yù)定規(guī)格的合理方法。
模擬
組件建模和仿真取得了重大進(jìn)展，為設(shè)計人員提供了用于加快電源設(shè)計的出色設(shè)計工具。在某些情況下，很難準(zhǔn)確地對系統(tǒng)功率負(fù)載進(jìn)行建模，尤其是復(fù)雜系統(tǒng)，因此仿真必須依賴于某種程度的假設(shè)。
大型系統(tǒng)，包括電源軌上的各種阻抗，可能會導(dǎo)致意外的電源性能特性——只有準(zhǔn)確的測試才能發(fā)現(xiàn)。TI 的 WEBENCH等電源仿真工具有助于加快完善的設(shè)計，為工程師提供硬件創(chuàng)建的絕佳起點。然而，只有系統(tǒng)臺架測試才能準(zhǔn)確地提供超過工作極限的實際電路特性。
測驗設(shè)備
正確的電源測試所需的測試設(shè)備因被測電源系統(tǒng)的類型以及設(shè)備的財務(wù)預(yù)算而異。這是一個設(shè)備列表示例，稍后將引用。
· 直流電源能夠為特定設(shè)計開發(fā)電壓和電流。可編程版本是首選。·
· 能夠處理您的系統(tǒng)要求的電子或動態(tài)負(fù)載：電壓和電流。具有加載步功能的可編程版本是首選。
· 兩個電壓表，精確到所需的規(guī)格。
· 兩個電流表，或帶有額外電壓表的低歐姆功率電阻器。電子負(fù)載內(nèi)的電流表可能足以測量一米。
· 示波器 500 MHz BW 或更高，帶有用于噪聲測量的探頭。
· 專為電源穩(wěn)定性測量而設(shè)計的頻率響應(yīng)分析儀或網(wǎng)絡(luò)分析儀。
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