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(jì)。在許多情況下，這些設(shè)計(jì)可以毫無問題地工作。有時(shí)，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(jì)人員常常在使用電源電路時(shí)沒有徹底確保其在整個(gè)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(yùn)行的最后一項(xiàng)。有時(shí)直到產(chǎn)品投入生產(chǎn)后才會(huì)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(diǎn)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(yàn)證其性能和設(shè)計(jì)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(yàn)證電源會(huì)使設(shè)計(jì)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(yùn)行良好，但可能處于正常運(yùn)行的邊緣。當(dāng)電源被加熱或冷卻時(shí)，或者當(dāng)組件老化時(shí)，它的特性會(huì)改變到邊緣設(shè)計(jì)可能會(huì)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(yàn)證電源是否正常工作并以足夠的設(shè)計(jì)余量運(yùn)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(jì)人員應(yīng)為電源建立測試規(guī)范和測試計(jì)劃。測試規(guī)范應(yīng)包括所有可接受的運(yùn)行限制和系統(tǒng)必須運(yùn)行的各種運(yùn)行條件(溫度、線路條件等)。測試計(jì)劃描述了如何確保設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)裕度的理念，但假設(shè)設(shè)計(jì)測試規(guī)范已被充分理解。我們專注于測試和驗(yàn)證設(shè)計(jì)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(jì)人員提供了用于加快電源設(shè)計(jì)的出色設(shè)計(jì)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(huì)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(jì)，為工程師提供硬件創(chuàng)建的絕佳起點(diǎn)。然而，只有系統(tǒng)臺(tái)架測試才能準(zhǔn)確地提供超過工作極限的實(shí)際電路特性。
測驗(yàn)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(cái)務(wù)預(yù)算而異。這是一個(gè)設(shè)備列表示例，稍后將引用。
· 直流電源能夠?yàn)樘囟ㄔO(shè)計(jì)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(dòng)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(gè)電壓表，精確到所需的規(guī)格。
· 兩個(gè)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(jì)的頻率響應(yīng)分析儀或網(wǎng)絡(luò)分析儀。
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