如何供电、加载、以及测试电源管理电路(二)

基于不同的考虑有不同电路结构

大多数直流电源转换器电路结构中包含输入电容和输出电容，然而电阻Z2表现出不同的结构。

有些转换器例如升压转换器，在它的输入端有一个电感。一个典型的例子即美国国家半导体LM3481型升压控制器。它的电路结构中处于输入端的电感使得输入电流变化得非常缓慢，由于这种微弱的输入电流波动，因而不需要太大的输入电容，因此其直流供电也相对稳定。

但是升压转换器的启动需要大输入电流，顾名思义，在这种电路结构中输入电流要比输出电流大很多。在整个启动过程中，需要对输出电容进行充电，这就需要在启动过程中有大的占空比和大输入电流。

在步降开关模式电源供电中，输入电流通常比输出电流要小，对于步降电源中的输出电容的充电过程，其所需的输入电流比升压转换器的要小。一个例子就是美国国家半导体的LM5575型的简易步降电源开关，它提供了一种可调的软启动功能，可以用于降低实验室电源的启动负载。

测试模式下的电路加载

一种简单的测试模式下的被测电路加载方法就是使用电子式负载箱，这时只需要直接调节负载箱的负载电流，而不需要专门设置合适的电阻，可以通过增加和减少电阻来调节实现。

尽管如此，对于许多电源供电测试来说，电子式负载箱的电路行为和实际系统中的负载是不一样的，负载箱中的主动控制环路可以保持恒定的电流，当在电路测试中启动被测电路后缓慢增加输出电压，负载箱会改变它的阻抗(图2中的Z3)持续下拉电流，有时这个阻抗会非常低，输出负载非常高，以至于测试电路无法建立起输出全电压。大部分的负载箱也可以设置成为固定电阻值而不是固定电流值，尽管常常固定电流值会简化测试。

图4显示了一个降压稳压器的启动过程的示波器图，其中输出端有活动负载。

图4

图5显示了同样的启动过程，不过其输出端是纯电阻和被动负载。

图5

在这些启动测试中，通过控制实验室电源供电按钮(通道2，紫色)缓慢增加输入电压，通道4(绿色)显示输出电流是1A,通道1(黄色)显示被测电路的输出电压，被设置为5V图4显示了当活动负载在开始调节1A电流时所出现的大的电流尖峰，负载将电流上拉至1A, 在此过程中，评估板(通道1)的输出电压被强制为低。

图5显示了同样的启动过程，不过用电子式负载代替了活动负载，使用了5Ω电阻，正如我们所期望的一样，输出电流随着输出电压线性增加。

图6显示了另一种可能的启动过程。

图6

这里使用了一个电子式负载，但是采用了电阻模式，通过设定5Ω的固定电阻获得1A的电流，注意此时的时间轴被放大，表明在实际的启动过程中，开始电路并没有负载，只是在60毫秒后负载才突然应用于电路中。

对于同样电子式负载的电路行为则非常微妙，如果不用探针对输出电流进行测量，不太可能探测到其电路行为，启动后，能够在电子式负载显示上看到1A 的电流，在最初的几毫秒内，启动过程看起来非常漂亮和干净，实际上，在启动过程中负载并没有应用于电路中，但是在一个较长的延迟事件后被激活。

原则上，被测电源管理电路的启动过程、瞬时负载，以及间歇性的短路行为都需要在被动负载条件下被测试，以便于观测真实的被测电路行为。因为我们的目的并不是评估活动负载箱的校准回路。尽管如此，在稳态测试中，电子式负载依然可以给我们带来很多方便，例如可以改变输出电流而不会带来严重的后果。

一般来说，只要实验室电源供电有足够的峰值电流能够给被测器件上电同时给负载供电，就可以在上电之前将被动负载附在被测电路上，有些被测电路需要有一个最小的负载值用于更好的校准输出电压。

在被测电路上电后插拔负载会给被测电路带来大的瞬态负载，这种瞬态负载通常会导致输出电压过冲或者下冲。直流转换器的评估板一般不会对这种大的瞬态负载作针对性的优化，因此这种输出电压的过冲很可能会破坏被测电路的输出电容，当然这要取决于被测电路的输出电压等级以及评估板对瞬态负载的优化程度。

评估板的设计往往要考虑以下几个因素：尺寸大小，外部器件的成本，输出电压波动，效率，供电和负载瞬变以及输入和输出电压范围。这些设计目标有时是互斥的，因此对于电源的设计工程师来说，相对于对被测电路的输出电压电路测试和插拔负载测试来说，对被测电路更小的电路瞬态观测其输出电压是更省事(怀疑应为安全，请确认)的办法。

如果没有被测电路的校准回路，对电感进行充电的能量足以引起大的输出电压过冲，这种情况往往发生在突然移走负载，导致被测电路的输入电压过高而输出电压过低的时候。

实验室测试如何接近真实的系统

很多实际的系统往往起电源来自于很近的本地供电，例如一节电池绑定直流转换器，这种情况下，供电线很短因此问题较少，负载往往和电源供电离得很近，负载线很短因此电感值很低，当然，也有很多实际的系统中，电源和直流转换器之间距离很远，例如交流变压器，也有一些系统例如 LED的驱动电路通常其负载与直流转换器距离很远，因此其负载线更长，阻抗更高。

总之，尽管存在一些不确定因素，但本文中所描述的所有评估直流转换器的规则和方法在实际的应用中是行之有效的。

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