Термин «переходный процесс нагрузки» описывает мгновенное изменение тока нагрузки. Это внезапное изменение называется переходным процессом нагрузки. Чувствительность регулятора напряжения к переходным процессам нагрузки - это его способность поддерживать стабильное выходное напряжение во время переходного процесса нагрузки. Когда ток нагрузки меняется постепенно, легко поддерживать постоянное выходное напряжение; но когда ток нагрузки быстро меняется, выходное напряжение также будет колебаться. Переходные характеристики нагрузки определяются тем, насколько изменяется выходное напряжение.


Ключевые принципы заключаются в следующем:

1) Подумайте о стабилизаторе напряжения как об источнике тока, управляемом напряжением, в котором ток от нагрузки управляет стабилизатором (источник тока, регулируемый напряжением, подается обратно с выхода). Источник тока стабилизатора не меняется в течение нулевого времени, поэтому, если ток нагрузки меняется достаточно быстро, выходное напряжение изменится соответствующим образом. Скорость изменения тока нагрузки, количество и тип выходных конденсаторов, а также скорость регулятора - все это влияет на степень изменения.

2) За время, необходимое контуру управления стабилизатора для адаптации к изменению нагрузки, единственное, что обеспечивает разницу между предыдущим установившимся значением тока нагрузки и новым значением, - это выходные конденсаторы. Таким образом, ключ к управлению выходным напряжением во время переходного процесса нагрузки лежит в выходных конденсаторах, а электрические характеристики этих конденсаторов могут существенно влиять на переходный процесс.

3) Напряжение выходного конденсатора меняется меньше до того, как контур управления стабилизатора приспособится к новому значению тока нагрузки, тем быстрее реагирует контур. Отсюда следует, что для поддержания того же диапазона допуска VOUT более быстрый стабилизатор может использовать выходные конденсаторы меньшего размера, что может сэкономить затраты.

Переходные реакции энергосистемы можно протестировать с помощью быстрых динамических нагрузок, что позволит выявить ряд важных эксплуатационных характеристик. Быстрый скачок тока может создать расхождение напряжения, которое может раскрыть информацию о запасе по фазе стабилизатора. Кроме того, тестирование переходных процессов может помочь определить эффективную индуктивность последовательного соединения, шунтирующую емкость и ESR для источников питания, расположенных на расстоянии от точки нагрузки. Хотя поставщик часто проверяет запас по фазе в коммерческих источниках питания, добавление дистанционного зондирования часто приводит к нестабильности источника питания. Межсоединяющая индуктивность и емкость нагрузки могут привести к дополнительным фазовым сдвигам в обратной связи контура управления регулятора, влияя на стабильность.

Инженеры увидели на выходе регулятора низкочастотные синусоидальные волны. Выполнение переходных испытаний позволяет быстро проверить стабильность и точность динамического регулирования системы. Поскольку большинство коммерческих динамических электронных нагрузок имеют очень низкую скорость нарастания тока, тестирование более быстрых контуров управления стабилизаторами, которые обычно могут достичь устойчивого состояния за 50 мкс или меньше после значительного переходного процесса нагрузки, может оказаться более трудным для использования этих нагрузок. Многие мощные системы требуют скорости нарастания тока 10 А/мкс или более.


Это адаптация рекомендаций по применению с некоторыми заметными улучшениями. Максимальная мощность увеличена до 150 Вт и рассчитана на выходы стабилизатора 3,3 В, 5 В и 12 В. Один N-канальный МОП-транзистор нижнего плеча переключает резистивную нагрузку, состоящую из R1–R3. Благодаря размеру и количеству нагрузочных резисторов возможны многочисленные различные комбинации нагрузок.

Генератор релаксации с Q2, R8, R9 и C3 построен с использованием триггерных входов Шмитта драйвером MOSFET U1, основной частью схемы. Рабочий цикл и время цикла для отображаемых значений компонентов составляют примерно 5% и 20 мс. соответственно. Значительно более низкий рабочий цикл позволяет использовать умеренное охлаждение.

R6 и R7, взятые по отдельности, изменяют время нарастания и спада в зависимости от входной емкости СНПЧ МОП-транзистора. При указанных значениях время нарастания и спада составляет примерно 1 мкс. Максимальный ток затвора MOSFET при такой скорости нарастания составляет примерно +110/-75 мА, что значительно меньше максимального тока U1, равного 1,4 А. Чтобы еще больше снизить скорость фронта, добавьте C2. Резонанс переключения затвора МОП-транзистора незначителен из-за времени нарастания/спада 1 мкс и дополнительного диссипативного демпфирования относительно большого резистора затвора. Чтобы уменьшить линейный резонанс при выключении МОП-транзистора, используются R4 и C1. Входная емкость и эффективная индуктивность линии влияют на значение R4. Было обнаружено, что 0,5 О хорошо подходит для большинства ситуаций с проводкой.

Двухпроводное подключение к тестируемому устройству является одной из наиболее практичных особенностей этой реализации. Повышающий преобразователь 12 В поставляется для питания драйвера и затвора MOSFET в системах с напряжением 3,3 В и 5 В. Дополнительный источник питания или подключения не требуются. Максимальный ток, который может подаваться для зарядки затвора MOSFET, может быть ограничен выходом повышающего преобразователя, который может выдавать примерно 350 мА при входном напряжении 3,3 В. Для более быстрого нарастания тока начальный зарядный ток затвора обеспечивается алюминием с низким ESR.
м конденсатора С5. Версия с прямым подключением, работающая при напряжении 12 В, может быть изготовлена путем замены C7 на резистор 0 Ом, который отключит повышающий преобразователь. Хотя на L1 и D2 будет некоторая потеря напряжения, несмотря на это, схема будет работать нормально.

Двухслойная печатная плата размером 3 × 5 дюймов может разместить всю схему, включая радиатор и крошечный вентилятор на 12 В, без каких-либо неудобств. Для базовой работы требуется только подключение двух проводов.

Чтобы реактивное сопротивление провода не звонило, выводы тестера должны быть короткими и иметь низкую индуктивность. Соединения тестируемого устройства должны располагаться рядом с местом удаленного измерения или точкой нагрузки. Обратные выводы пробника напряжения и общий провод тестера должны быть соединены в одном месте. Выбор места с низким сопротивлением обратного подключения к источнику питания также имеет решающее значение.

При нажатии кнопки мгновенного действия PB1 запускается нестабильная цепь, вызывающая переключение динамической нагрузки. При необходимости статическая нагрузка блока питания может быть подана извне. Практичный метод измерения импульсного тока с широкой полосой пропускания предлагается R5 и J2. Для контроля тока 1 мВ/А можно подключить прямой коаксиальный кабель сопротивлением 50 Ом непосредственно ко входу осциллографа. Кроме того, измерения напряжения должны быть связаны по переменному току со вторым входом осциллографа и проводиться вблизи точки нагрузки или точки дистанционного измерения. При измерении напряжения необходимо соблюдать осторожность. Неточные измерения могут быть вызваны индуктивностью зонда от удаленных заземляющих или обратных линий. Чтобы еще больше уменьшить высокочастотный звон от зонда ESL, к кончику пробника можно подключить небольшой последовательный резистор (несколько Ом).