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精密压控电流吸收器测试电源
接线图
2023年07月28日 06:46 245
admin
要发现潜在的电源问题，您必须运行动??态和静态测试。这个简单的电流吸收器测试中低功率电源和电压源。在此应用中，电流吸收器可在 0 至 5V 的输入电压范围以及高达 20V 的电源电压下汲取 0 至 1.5A 的电流。该电路的基础是精密运算放大器 IC 1 （德州仪器 (TI)的 OPA277），其最大输入失调电压仅为 100 ?V、最大输入偏置电流为 4 nA，并且在以下温度范围内漂移较低： 40 至 +85°C（图 1）。运算放大器 IC 将其正输入电压与检测电阻器 R SENSE两端的电压进行比较。
IC 1的输出驱动增强型N沟道功率MOSFET Q 1 ( STMicroElectronics IRF530)，使得检测电阻器两端的电压等于正输入电压。检测电阻两端的电压与被测电源的负载电流成正比，并且与其输出电压无关。Q 1的特点是在外壳温度为 25°C、漏极至源极电压为 100V 时最大电流为 14A，栅极电荷低，在栅极至源极电压为 10V 和漏极至源极电压为 10V 时最大导通电阻为 0.16Ω漏极电流7A。
在静止空气中，散热器热阻为 1°C/W 或更小，环境温度为 40°C 或更小，MOSFET 可以消耗有限的最大功率，最高可达 30W。最大功率取决于您使用的散热器的热阻和环境温度，因此，当您提高电源电压时，必须相应地减少负载电流。通过脉冲输入电压，您可以将电源电压增加到几十伏，因为平均功耗较低并且取决于平均负载。
精密电阻分压器 R 1和 R 2允许您将 0 至 5V 的输入电压范围转换为 IC 1正输入端的 0 至 0.495V ，从而产生 0 至 1.5A 的输出电流范围。此外，电阻器 R 1和 R 2的值提供 100 kΩ 的输入电阻，这对于大多数源阻抗为 50 或 75 Ω 的电压函数发生器来说是足够的，允许它们在不使用输入运算的情况下驱动电路的输入。 -放大器缓冲器。
分析电路可得出以下关系： I LOAD =GV IN，其中 G=1/(αR SENSE )=0.3A/V，其中 G 为电导，α 为衰减系数，α=1+R 1 /R 2 =10.09。您可以改变输入分压器的衰减系数，将输出电流的上限调整到几安培，这样您就可以测试高输出电流的低压电源。
电容器C 3和C 4以及电阻器R 3和R 4确保环路稳定性，从而形成一个针对0 至5V 输入阶跃电压上升时间为1.4 ?s 的电路。因此，您可以在静态条件下（施加直流输入电压）或动态条件下（例如，施加脉冲输入电压来模拟快速负载瞬态）来测试电源。此外，由于 Q 1和 R SENSE电阻器的通道电阻较低，您还可以测试低至 1V 的电源或电压源；下限为1.5A(R SENSE +R DS(ON) )=735 mV，其中R DS(ON)为导通电阻。
您还可以测试电源的多个稳压输出，例如 –5 或 –12V 电源电压。在这种情况下，必须将电源的接地连接到电流吸收器的输出（即漏极端子），并将负输出连接到电路的接地。为了保证准确性，当您进行动态测试时，例如负载调整率、恢复时间和瞬态响应，在将被测电源与电路连接时必须小心，以减少匝面积。脉冲负载电流产生辐射发射，辐射发射与该面积、电流值以及电流频率的平方成正比，并且它们可能干扰电路本身和测量设备。
IC 1的输出驱动增强型N沟道功率MOSFET Q 1 ( STMicroElectronics IRF530)，使得检测电阻器两端的电压等于正输入电压。检测电阻两端的电压与被测电源的负载电流成正比，并且与其输出电压无关。Q 1的特点是在外壳温度为 25°C、漏极至源极电压为 100V 时最大电流为 14A，栅极电荷低，在栅极至源极电压为 10V 和漏极至源极电压为 10V 时最大导通电阻为 0.16Ω漏极电流7A。在静止空气中，散热器热阻为 1°C/W 或更小，环境温度为 40°C 或更小，MOSFET 可以消耗有限的最大功率，最高可达 30W。最大功率取决于您使用的散热器的热阻和环境温度，因此，当您提高电源电压时，必须相应地减少负载电流。通过脉冲输入电压，您可以将电源电压增加到几十伏，因为平均功耗较低并且取决于平均负载。
精密电阻分压器 R 1和 R 2允许您将 0 至 5V 的输入电压范围转换为 IC 1正输入端的 0 至 0.495V ，从而产生 0 至 1.5A 的输出电流范围。此外，电阻器 R 1和 R 2的值提供 100 kΩ 的输入电阻，这对于大多数源阻抗为 50 或 75 Ω 的电压函数发生器来说是足够的，允许它们在不使用输入运算的情况下驱动电路的输入。 -放大器缓冲器。
分析电路可得出以下关系： I LOAD =GV IN，其中 G=1/(αR SENSE )=0.3A/V，其中 G 为电导，α 为衰减系数，α=1+R 1 /R 2 =10.09。您可以改变输入分压器的衰减系数，将输出电流的上限调整到几安培，这样您就可以测试高输出电流的低压电源。
电容器C 3和C 4以及电阻器R 3和R 4确保环路稳定性，从而形成一个针对0 至5V 输入阶跃电压上升时间为1.4 ?s 的电路。因此，您可以在静态条件下（施加直流输入电压）或动态条件下（例如，施加脉冲输入电压来模拟快速负载瞬态）来测试电源。此外，由于 Q 1和 R SENSE电阻器的通道电阻较低，您还可以测试低至 1V 的电源或电压源；下限为1.5A(R SENSE +R DS(ON) )=735 mV，其中R DS(ON)为导通电阻。
您还可以测试电源的多个稳压输出，例如 –5 或 –12V 电源电压。在这种情况下，必须将电源的接地连接到电流吸收器的输出（即漏极端子），并将负输出连接到电路的接地。为了保证准确性，当您进行动态测试时，例如负载调整率、恢复时间和瞬态响应，在将被测电源与电路连接时必须小心，以减少匝面积。脉冲负载电流产生辐射发射，辐射发射与该面积、电流值以及电流频率的平方成正比，并且它们可能干扰电路本身和测量设备。
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