电压调节器的负载瞬态响应测试，第一部分

半导体存储器、读卡器、微处理器、磁盘驱动器、压电设备和数字系统会产生电压调节器必须服务的瞬态负载。理想情况下，稳压器输出在负载瞬态期间是不变的。然而，在实践中，会发生一些变化，如果系统超出其允许的工作电压容差，这种变化就会成为问题。这个问题要求测试稳压器及其相关的支持组件，以验证在瞬态负载条件下所需的性能。您可以使用各种方法来生成瞬态负载并允许观察调节器响应。

图1显示了一个概念性负载瞬态发生器。被测稳压器驱动直流和开关电阻负载，这些负载可以手动调节。该器件监控其开关电流和输出电压，允许在静态和动态条件下比较输出电压和负载电流。开关电流要么开启，要么关闭;没有电控线性区域。

图1这个概念稳压器负载测试仪包括开关和直流负载以及电压和电流监视器。电阻值设置直流和开关负载电流。开关电流要么开启，要么关闭;没有可控的线性区域。

图2显示了负载瞬态发生器的实际实现。电容器增加了被测电压调节器;这些电容器提供能量储存器，类似于机械飞轮，以帮助瞬态响应。这些电容器的尺寸、电介质和位置，尤其是 C OUT，对瞬态响应和整体稳压器稳定性有显着影响(参考文献1和参考文献2)。输入脉冲触发 LTC1693FET 驱动器以切换 Q1，从而从稳压器产生瞬态负载电流。示波器监控瞬时负载电压，并通过“夹式”宽带探头监控电流。

图2一个实用的稳压器负载测试仪包括一个 FET 驱动器和 Q1开关。示波器监控电流探头输出和调节器响应。

图3通过用低阻抗电源代替稳压器来评估电路的负载瞬态生成能力。高容量电源、低阻抗连接和大量旁路相结合，可在整个频率范围内保持低阻抗。图4显示了图3中的电路对 LTC1693-1FET 驱动器的响应(迹线 A)，它在15纳秒内干净地切换1A(迹线 B)。这样的速度对于模拟许多负载很有用，但通用性有限。虽然速度很快，但该电路无法模拟最小和最大电流之间的负载。

图3用一个旁路良好的低阻抗电源代替稳压器，您可以确定负载测试仪的响应时间。

图4图2的电路响应 FET 驱动器的输出(迹线 A)，在15纳秒内切换1A 负载(迹线 B)。

闭环测试仪

图5的概念闭环负载瞬态发生器线性控制 Q1的栅极电压，以在任何所需点设置瞬时瞬态电流，从而可以模拟几乎任何负载曲线。从 Q1的源到 A1控制放大器的反馈关闭了 Q1周围的环路，从而稳定了其工作点。Q1的电流值取决于宽带宽内的控制输入电压和电流检测电阻。一旦 A1偏置到 Q1的电导阈值，A1输出的微小变化就会导致 Q1通道中的大电流变化。因此，A1不需要输出大的偏移;它的小信号带宽，而不是它的压摆率，是基本的速度限制。在此限制范围内，Q1的电流波形与 A1的控制输入电压波形相同，允许对负载电流进行线性控制。这种通用能力允许各种模拟负载。

图5在这个概念闭环负载测试仪中，A1控制 Q1的源电压，设置稳压器的输出电流。Q1的漏极电流波形与A1的输入相同，允许对负载电流进行线性控制。电压和电流监视器与图1中的相匹配。

基于 FET 的电路

图6显示了基于 FET 的闭环负载瞬态发生器的实际实例，包括直流偏置和波形输入。A1必须在高频下驱动 Q1的高电容栅极，因此需要高峰值 A1输出电流并注意反馈环路补偿。A1是一个60MHz 电流反馈放大器，具有超过1A 的输出电流容量。在驱动 Q1的栅极电容的同时保持高频的稳定性和波形保真度需要可设置的栅极驱动峰值组件、阻尼网络、反馈微调和环路峰值调整。您首先进行所需的直流微调。在不应用输入的情况下，在 Q1处将1mV 调整调整为1mV dc的来源。您可以使用图7的布置进行交流调整。与图3中的电路类似，这种“砖墙”稳压源在负载瞬态发生器阶跃负载时提供最小的纹波和下垂。如图所示应用输入，并微调栅极驱动、反馈和环路峰值调整，以在示波器配备电流探头的通道上获得最干净的方角响应。

图6在详细的闭环负载测试仪中，直流电平和脉冲输入将 A1馈送到 Q1电流吸收调节器负载。Q1的增益允许小的 A1输出摆幅，从而允许宽带宽。阻尼器网络、反馈和峰值微调优化了边缘响应。

图7确定闭环负载测试仪响应时间如图3所示。“砖墙”输入提供低阻抗源。