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用于電源測試的精確壓控電流阱

作者: 時間:2012-08-13 來源:網絡 收藏

  為了檢測潛在的電源缺陷,必須進行動態和靜態測試。這里的簡單電流阱可測試低到中功率電源和恒壓源。在該應用中,在輸入電壓范圍為0V~5V,最高為20V時,電流阱可吸收0A~1.5A的電流。該電路的基本部件為一個精密運放IC1,采用Texas Instruments的OPA277。該器件特點為:最大輸入偏置電壓僅為100mV,最大輸入為4nA,在-40℃~+85℃溫度范圍內溫漂較低(圖1)。運放IC將其正輸入電壓與檢測電阻RSENSE上的電壓進行比較。

圖1這個簡單電流阱可用于測試電源的靜態和動態特性


  IC1的輸出驅動一只增強型N溝道功率MOSFET Q1(采用STMicro-electronics IRF530),使檢測電阻上的電壓與正輸入電壓相等。檢測電阻上的電壓與被測電源負載電流成正比,與其輸入電壓無關。Q1特征為:在機殼溫度為25℃,漏源極電壓為100V時最大電流為14A;柵極電荷低;在柵源電壓為10V,漏極電流為7A時,最大導通電阻為0.16Ω。

  此MOSFET要消耗有限量的功率——在散熱器熱阻為1℃/W或更低,環境空氣不流通,環境溫度為40℃或更低時,最高消耗功率為30W。此最大功率取決于所用散熱器的熱阻和環境溫度,因此,提高時必須相應地降低負載電流。通過以脈沖方式施加輸入電壓,可將提高到幾十伏,這是因為平均消耗功率由平均負載決定,而采用脈沖電壓時平均消耗功率仍比較低。

  通過精密電阻分壓器R1和R2,可將輸入電壓從0V~5V范圍轉變為IC1正輸入處的0V~0.495V,從而使輸出電流范圍為0A~1.5A。此外,R1和R2的阻值產生了100kΩ的輸入電阻,對于多數源阻抗為50Ω或70Ω的電壓函數發生器,該輸入電阻值已經足夠了,因此不采用輸入運放緩沖就可以驅動該電路的輸入。

  通過分析該電路,得到以下公式: ILOAD = GVIN,這里 G = 1/(aRSENSE) = 0.3 A/V,其中G為電導、a為衰減系數,且a = 1+R1/R2=10.09。可以改變輸入電壓分壓器衰減系數將輸出電流高限調整到幾安培,以便能測試低電壓高輸出電流的電源。

  電容C3和C4及電阻R3和R4確保了回路的穩定性,在輸入階躍電壓為0V~5V時,電路上升時間為1.4ms。因此,既可以施加直流輸入電壓在靜態條件下測試電源,也可以在動態條件下測試電源,例如,可以施加脈沖輸入電壓來模擬負載迅速改變的情況。此外,由于Q1通道電阻和RSENSE電阻值較低,還可以用于測試電壓低至1V的電源或恒壓源。電壓低限為1.5A(RSENSE+RDS(ON)) = 735mV,其中RDS(ON)為導通電阻值。

  還可用此電路測試多種電源穩壓輸出,如-5V或-12V電源電壓。在此情況下,必須將電源接地與電流阱輸出(即漏極端)相連,并將負輸出與本電路的接地相連。在進行動態測試(如負載調節、恢復時間和瞬態響應)時,為了保證精度,必須仔細妥善連接被測電源和本電路,以減小接線形成回路的面積。脈沖負載電流會發出電磁輻射,其強度與該面積、電流值、電流頻率的平方成正比。這一電磁輻射可能會對電流本身和測量儀器有干擾。



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