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浅谈集成稳压器调整率参数的丈量原理和办法

集成稳压器又称集成稳压电源,电路形式大多采用串联稳压方式。集成稳压器与分立元件稳压器相比具有外接元件少、使用方便、性能稳定、价格低廉等优点,

集成稳压器又称集成稳压电源,电路办法大多选用串联稳压办法。集成稳压器与分立元件稳压器比较具有外接元件少、运用方便、功能安稳、价格低廉等长处,因而得到了广泛应用。集成稳压器按引出线端子多少和运用情况大致可分为三端固定式、三端可调式、多端可调式及单片开关式等几种。

一、 集成稳压器调整率参数的丈量原理和办法

集成稳压器 (以下简称稳压器) 是电子设备遍及运用的器材,调整率参数则是反映集成稳压器功能的首要和要害参数,首要有电压调整率、电流调整率和功率调整率 (热调整率)。调整率参数的丈量原理见图1。

电压调整率参数 SV 的界说为 :

当输出电流 IL 和环境温度 Ta 坚持不变时,因为输入电压 VI 改变所引起的输出电压 VO 的相对改变量。

电流调整率 (负载调整率) 的界说为 :

当输入电压 VO 和环境温度 Ta 坚持不变时,因为输出电流 IL 改变所引起的输出电压 VO 的相对改变量。

功率调整率界说为 :

当输入电压 VO、输出电流 IL 和环境温度 Ta 坚持不变时,因为功率脉冲导致器材芯片温度 Tj 改变所引起的输出电压 VO 的相对改变量。

二、影响调整率参数测验精度的原因剖析及相应办法

影响调整率参数测验精度的原因首要有以下几个方面 :

1. 在输出电压 VO 下检测验 ΔVO 小改变量信号

稳压器的各调整率参数的测验都需求精确丈量输出电压 VO 的相对改变量ΔVO,该改变量ΔVO 与输出电压 VO 比较,一般是一个很小的数。稳压器的电压输出 VO 一般在几伏、十几伏乃至几十伏,而ΔVO 一般只要几十毫伏、几毫伏乃至只要零点几毫伏。为确保测验精度有以下几种办法可供挑选 :

a. 添加电压表的位数。

电压丈量可选用双积分法丈量和逐位逼进法丈量。双积分法比较简单得到较多的测验数位和较高的丈量精度,但因为积分时刻长 (几十到几百毫秒),采样速率下降,不能满意国军标稳压器具体标准对测验时刻的要求。

逐位逼进 A/D 具有较高的采样速率,可满意国军标规则的测验时刻要求,但要满意稳压器输出电压改变量ΔVO 的丈量精度和分辨力,需求选用 16 位 (或以上) 逐位逼进A/D,这一般需求贵重的价格。

b. 采样坚持器电压补偿法。

采样坚持器电压补偿法的测验原理如图2,用采样坚持器坚持输出电压改变前的数值 VO1,用差分扩大器比较和扩大其和输出电压改变后的数值 VO2 的差值,即输出电压改变量 ΔVO。选用采样坚持器电压补偿法能够用较小的电压量程来丈量输出电压改变量 ΔVO。因而可下降 A/D 的数位,从而下降了测验本钱。但采样坚持器在作业中简单遭到各种搅扰,特别是负载电流的骤变形成的搅扰,因而影响测验数据的安稳性。

c. D/A 电压补偿法

D/A 电压补偿法的测验原理如图3,该办法与采样坚持器电压补偿法类似,仅仅用 D/A 替代采样坚持器,差分扩大器的一个输入端接入要进行丈量的输出电压 VO,另一端接入一补偿 D/A ,并程控其电压与 VO 附近。在输出电压 VO 的改变前进行一次 A/D 采样得到 VO1,在输出电压 VO 随输入电压 VI (或输出电流 IL) 改变后再进行一次 A/D 采样得到 VO2,将两次 A/D 采样得到的值相减,得到所需的ΔVO 值。选用该办法与采样坚持器电压补偿法比较相同可下降 A/D 的数位,因而相同可下降测验本钱,但因 D/A 的电压安稳性和抗搅扰才干优于采样坚持器,加之D/A 电压补偿法需进行两次 A/D 采样,能够消除体系误差,因而具有更好的测验作用。仅仅在测验前需求先进行一次 VO 的测验,以确认 D/A 的补偿电压值,这关于自动化测验体系不成为问题。

因为 D/A 电压补偿法与其它办法比较,具有精度高、安稳性好、本钱低一级特色,一起测验时序契合国军标有关具体标准的规则,因而 D/A 电压补偿法是最佳的挑选。

2. 器材热效应对输出电压 VO 改变量测验的影响

在稳压器的调整率参数测验进程中,需求对被测器材施加相应的输入电压 VI 和输出电流 IL,这样使被测验器材接受必定的功率,因为器材热阻的存在,这一功率将导致被测器材的芯片温度 Tj 上升。而稳压器的输出电压 VO 本身也是温度的函数,因而在进行电压调整率 SV 和 电流调整率 SI 的丈量中所得到的输出电压改变量 ΔVO 中,一方面包含了因为输入电压 VI (或输出电流 IL) 的改变导致的输出电压 VO 改变,这正是咱们要需求测验的。但另一方面因为被测器材接受功率的改变,也会导致器材的温度系数影响输出电压 VO 的数值,这样就搅扰了ΔVO 的丈量,对器材的丈量时刻越长,这一问题就越杰出。

为处理这一问题,在国军标具体标准 (例如 GJB 597/42-96) 中对测验时序做了清晰的要求,其测验时序如图4

标准规则要在电压脉冲 (或电流脉冲) 的前沿前 0.5 mS 进行初始测验,在前沿后 0.5 mS 进行终究测验。这一时刻的确认一方面是考虑了稳压器输出电压 VO 随输入电压 VI (或输出电流 IL) 的改变需求必定的安稳时刻,另一方面也考虑了尽量减小因为器材热效应对 VO 丈量的影响。标准一起对电压脉冲 (或电流脉冲)的宽度也做了清晰的规则。

为了契合标准规则的测验时序,对测验体系中供给输入电压 VO 的程控恒压源和供给输出电流 IL 的程控恒流源 (电子负载) 提出了较高的功能要求。除了要满意测验所需的电压 (电流) 精度外,测验脉冲应具有杰出的瞬态特性,即有徒直的脉冲前后沿及平整的脉冲顶部,一起还要有用按捺测验进程中的自激振荡。为了满意这一要求,需对测验体系中的程控恒压源和恒流源进行精心的规划和调试。

3. 测验体系附加电阻和触摸电阻对输出电压改变量ΔVO 测验的影响

在测验体系中从程控电子负载到被测器材之间总会存在电缆和导线,体系中为了完结不同类别器材的测验切换,也总会有一些接插转化环节,测验适配器插座和被测器材的引脚之间也需经过接插来完结,这就构成了体系的附加电阻和触摸电阻。这些电阻尽管很小 (毫欧量级),但在安培量级的电流下会形成毫伏量级的压降,例如 1.5A 的输出电流流过 10 mΩ 的电阻将发生 15mV 的压降,这关于毫伏量级的ΔVO 的测验来说,现已不行忍受。因为触摸电阻的不安稳性,也无法选用扣除一个固定数值的办法来补偿 ΔVO 数据的不精确和不安稳。因而国军标具体标准中清晰规则对稳压器的输出端有必要运用开尔文衔接。

所谓开尔文衔接即要求在测验体系中从程控电源、电子负载、电压丈量设备到被测器材的引脚全线选用开尔文四端法衔接。除了体系的连线办法外,终究衔接被测器材的测验插座有必要选用开尔文四端插座。只要这样才干有用扣除体系内部的附加电阻和触摸电阻,确保调整率参数测验的真实性和精确性。

4. 测验体系中各种搅扰对输出电压改变量ΔVO 测验的影响

在自动化测验体系中,还有各种搅扰会对输出电压改变量ΔVO 的丈量形成影响,首要有高频搅扰、工频搅扰和随机搅扰几种。

高频搅扰首要来自测验体系中的微机部分,CPU 作业时操控总线、数据总线和地址总线上都有上兆频率的高频信号,这些高频数字信号经过地线体系、电源体系以及一些数模混合芯片会搅扰体系模仿部分的作业和丈量。

工频搅扰首要来自电网,50 Hz 沟通及 100 Hz 半波脉动搅扰信号会经过地线体系及电源体系搅扰体系模仿部分的作业和丈量,电源变压器的漏磁也是一个不行疏忽的要素。

随机搅扰也首要来自电网,电网中大功率电器的发动和封闭会使电网发生随机的尖峰搅扰,当这种搅扰发生在 A/D 采样进程中的话,将严重影响测验数据的精度。

为扫除上述各种搅扰对输入电压改变量ΔVO 测验的影响,测验体系需采纳以下各种办法 :

a. 将输出电压 VO 的丈量部分放入远离电源变压器的测验盒内,并采纳屏蔽办法。

b. 选用无电流模仿地线技能,有用阻隔数字地线和模仿地线,削减经过模仿地线引进搅扰。

c. 选用有用的数字处理和软件滤波技能,并用软件调整测验采样周期,使其为工频周期的整数倍。

d. 在采样坚持器采样及 A/D 转化进程中运用 WAIT 信号迫使 CPU 的总线信号暂停作业,给模仿体系一个“安静”的采样环境。

e. 用 74HC 三态总线驱动器阻隔体系数据总线和 D/A 芯片,根绝从 D/A 芯片引进高频搅扰。

f. 选用高频独石%&&&&&%对体系所需部位进行有用的高频滤波。

g. 对 PCB 板合理布局、布线,模仿部分器材和线路相对会集、独立,并远离数字部分。

三、 STS 2108B 集成稳压器测验体系

STS 2108B 集成稳压器测验体系是北京华峰测控技能公司自行研发、开发的模仿电路测验体系,是 STS 2108A 体系的晋级版别,公司具有该产品的自主知识产权。

STS 2108B 适用于固定正输出、固定负输出、可调正输出和可调负输出稳压器的参数测验。体系测验原理契合国标 GB 4377-84。

体系具有 50V 程控输入电压规模和 5A 程控输出负载电流的才干,能够完结输出电压 VO、基准电压 VREF、发动电压 VST、电压调整率 SV、电流调整率 SI、备用耗散电流 IDS、备用耗散电流改变量ΔIDS(V)、ΔIDS(I)、输出短路电流 IOS、纹波按捺比 Srip、功率调整率 SP 等参数的测验。

体系在脉冲法测验方面契合国军标具体标准 GJB 597/4A-96 规则的测验要求,可有用防止被测器材的热效应对测验的搅扰,一起也可防止测验进程中被测器材的温升。

体系选用美国 3M 公司开尔文电桥四端测验插座,并全线选用开尔文四端法进行参数测验。

因为体系具有杰出的测验精度和安稳性,被北京半导体器材五厂、七七一所、四四三三厂等单位做为国军标集成稳压器生产线指定运用设备,一起也被广阔整机研究所、生产厂和测验中心选用。

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