瞬態(tài)響應(yīng)現(xiàn)象

　　您注意過在啟動空調(diào)以后屋里的燈光瞬間變暗的情況嗎？這是因為空調(diào)吸收了大量電流，致使供電電壓下降，進(jìn)而導(dǎo)致了燈光變暗。一小段時間之后，電壓還會恢復(fù)正常。直流電源上的輸出阻抗，也會造成類似的電壓瞬變。對電流的需求突然增加時，電源的輸出電壓就會瞬間下降。同理，電流的下降會導(dǎo)致電源電壓突然升高。

　　什么叫瞬態(tài)響應(yīng)？

　　瞬態(tài)響應(yīng)是當(dāng)負(fù)載吸收電流發(fā)生跳變的瞬間，就會造成電源輸出端的電壓瞬間偏離設(shè)定值。

　　首先來看一下這個波形（圖１），大約120 mV的電壓跌落，持續(xù)時間約為30 uS。這是一個高性能的程控電源的輸出，當(dāng)負(fù)載電流猛然增大時，輸出電壓瞬間的變化情況。

　　圖1：負(fù)載電流從1 mA跳變到500 mA時，輸出電壓的變化

　　這是任何電源都存在的問題。當(dāng)負(fù)載吸收電流發(fā)生跳變的瞬間，就會造成電源輸出端的電壓瞬間偏離設(shè)定值。這個示波器屏幕的截圖（圖1），就是當(dāng)我的一個電源的負(fù)載電流，從1mA瞬間變化到500 mA時，輸出電壓經(jīng)歷了約30 uS瞬間變化。

　　電源的這個特性，就是我們通常所稱的負(fù)載瞬態(tài)恢復(fù)時間，或者瞬態(tài)響應(yīng)時間。它表征的是，當(dāng)負(fù)載電流發(fā)生突然變化的時候，電源電壓恢復(fù)到設(shè)定范圍內(nèi)所需要的時間。如圖2所示：

　　圖2：負(fù)載電流突然變化，造成電源電壓出現(xiàn)瞬態(tài)響應(yīng)

　　瞬態(tài)響應(yīng)是電源在負(fù)載的巨大變化中恢復(fù)正常的速度

　　例如，對于電源E36312A來說，當(dāng)電流從50%變到100%時，其恢復(fù)到15 mV的瞬態(tài)響應(yīng)時間是50 us。通道1的最大電流是5 A，50%就是2.5 A。

　　圖3：上方顯示的是電流從50%升至100%、然后又返回50%所發(fā)生的電流曲線變化。

　　圖4：圖中的輸出電壓顯示了較小的電壓瞬態(tài)變化。

　　圖5a：在E36312A的通道1上進(jìn)行瞬態(tài)測量。在電流從滿負(fù)載減至一半以后，電壓在30 us內(nèi)恢復(fù)至15

　　圖5b：峰值電壓通常與負(fù)載特性密切相關(guān)，因此不會被表征。切記，要用較短的電線并且雙絞，以便實現(xiàn)更快的瞬態(tài)響應(yīng)。

　　在表征電源的瞬態(tài)響應(yīng)，我們通常會考慮3點：

　　負(fù)載的幅度變化，例如，負(fù)載從全負(fù)載的50%，跳變到100%負(fù)載。對于最大10 A輸出電流的電源，就是負(fù)載的電流從5 A跳變到了10 A。

　　電源從開始變化開始，恢復(fù)到負(fù)載改變前設(shè)定電壓的一定范圍之內(nèi)。需要注意的是，由于負(fù)載的改變和電源的負(fù)載效應(yīng)雙重影響，電源電壓不可能回到負(fù)載改變前的值。這樣，我們就會規(guī)范一個范圍，例如恢復(fù)到負(fù)載改變前電壓的±20 mV之內(nèi)，或±0.1%之內(nèi)。

　　瞬態(tài)響應(yīng)時間就是電壓恢復(fù)指定電源范圍內(nèi)需要的時間值。

　　不同的電源就有不同的瞬態(tài)響應(yīng)時間

　　例如，是德科技N6705直流電源分析儀中所用的高性能模塊N6751A高性能自動量程直流電源模塊和精密直流電源模塊N6761A，在指標(biāo)中標(biāo)為：

　　當(dāng)負(fù)載從60%跳變到100%，或者從100%跳變到60%時，

　　電壓恢復(fù)到設(shè)定值的±75 mV

　　瞬態(tài)響應(yīng)時間：<100μs

　　瞬態(tài)電壓特性是電源本身固有的特性。電源內(nèi)部有很多的儲能元件，電壓的調(diào)整需要從輸出回讀、比較標(biāo)準(zhǔn)電壓、調(diào)整開關(guān)占空比等一系列過程。提高控制回路的速度，可以提供更短的瞬態(tài)響應(yīng)時間。但有可能造成輸出非常不穩(wěn)定，甚至出現(xiàn)振蕩，就像我在圖2中所示的。因此，具備快速瞬態(tài)響應(yīng)能力的電源，通常為了保證輸出質(zhì)量，就必須采用一些更為先進(jìn)的技術(shù)，從而提升了成本和價格。

　　如果電壓瞬態(tài)響應(yīng)能力較差，導(dǎo)致電壓跌落/過沖時間過長，幅度過大，直接會造成很多問題。特別是對于不停快速變化的負(fù)載，如手機(jī)、Wifi、無線傳感器等這些無線通信的設(shè)備和器件，其變化速度可能已經(jīng)超過電源的瞬態(tài)響應(yīng)能力，就會使電源電壓無法達(dá)到其設(shè)定值，甚至還會造成被測件的自動關(guān)機(jī)或重復(fù)啟動。這會讓測量無法正常進(jìn)行。因此，如果有這種應(yīng)用，就必須考慮采用一個更快響應(yīng)能力的電源。

　　瞬態(tài)電壓過沖或跌落幅度通常不被表怔,這是由于該參數(shù)很大程度上取決與負(fù)載的特性。通常情況下，這個值會小于1 V。但市面上有些電源的瞬態(tài)響應(yīng)時間過長，如果處理不好，在負(fù)載、電源及導(dǎo)線共同影響下,過沖電壓可能會達(dá)到1-4 V。

　　以上內(nèi)容由安泰測試Agitek為您分享，安泰測試作為國內(nèi)專業(yè)測試儀器綜合服務(wù)服務(wù)平臺，為客戶提供豐富的測試產(chǎn)品選擇、完整的系統(tǒng)測試解決方案、全面的技術(shù)支持和售后等一站式服務(wù)，幫助客戶更好的解決測試問題，http://www.egst.cn