用于电源测试的精确压控电流阱

2012-08-13 15:15:50来源: 21ic

  为了检测潜在的电源缺陷,必须进行动态和静态测试。这里的简单电流阱可测试低到中功率电源和恒压源。在该应用中,在输入电压范围为0V~5V,电源电压最高为20V时,电流阱可吸收0A~1.5A的电流。该电路的基本部件为一个精密运放IC1,采用Texas Instruments的OPA277。该器件特点为:最大输入偏置电压仅为100mV,最大输入偏置电流为4nA,在-40℃~+85℃温度范围内温漂较低(图1)。运放IC将其正输入电压与检测电阻RSENSE上的电压进行比较。

图1这个简单电流阱可用于测试电源的静态和动态特性


  IC1的输出驱动一只增强型N沟道功率MOSFET Q1(采用STMicro-electronics IRF530),使检测电阻上的电压与正输入电压相等。检测电阻上的电压与被测电源负载电流成正比,与其输入电压无关。Q1特征为:在机壳温度为25℃,漏源极电压为100V时最大电流为14A;极电荷低;在栅源电压为10V,漏极电流为7A时,最大导通电阻为0.16Ω。

  此MOSFET要消耗有限量的功率——在散热器热阻为1℃/W或更低,环境空气不流通,环境温度为40℃或更低时,最高消耗功率为30W。此最大功率取决于所用散热器的热阻和环境温度,因此,提高电源电压时必须相应地降低负载电流。通过以脉冲方式施加输入电压,可将电源电压提高到几十伏,这是因为平均消耗功率由平均负载决定,而采用脉冲电压时平均消耗功率仍比较低。

  通过精密电阻分压器R1和R2,可将输入电压从0V~5V范围转变为IC1正输入处的0V~0.495V,从而使输出电流范围为0A~1.5A。此外,R1和R2的阻值产生了100kΩ的输入电阻,对于多数源阻抗为50Ω或70Ω的电压函数发生器,该输入电阻值已经足够了,因此不采用输入运放缓冲就可以驱动该电路的输入。

  通过分析该电路,得到以下公式: ILOAD = GVIN,这里 G = 1/(aRSENSE) = 0.3 A/V,其中G为电导、a为衰减系数,且a = 1+R1/R2=10.09。可以改变输入电压分压器衰减系数将输出电流高限调整到几安培,以便能测试低电压高输出电流的电源。

  电容C3和C4及电阻R3和R4确保了回路的稳定性,在输入阶跃电压为0V~5V时,电路上升时间为1.4ms。因此,既可以施加直流输入电压在静态条件下测试电源,也可以在动态条件下测试电源,例如,可以施加脉冲输入电压来模拟负载迅速改变的情况。此外,由于Q1通道电阻和RSENSE电阻值较低,还可以用于测试电压低至1V的电源或恒压源。电压低限为1.5A(RSENSE+RDS(ON)) = 735mV,其中RDS(ON)为导通电阻值。

  还可用此电路测试多种电源稳压输出,如-5V或-12V电源电压。在此情况下,必须将电源接地与电流阱输出(即漏极端)相连,并将负输出与本电路的接地相连。在进行动态测试(如负载调节、恢复时间和瞬态响应)时,为了保证精度,必须仔细妥善连接被测电源和本电路,以减小接线形成回路的面积。脉冲负载电流会发出电磁辐射,其强度与该面积、电流值、电流频率的平方成正比。这一电磁辐射可能会对电流本身和测量仪器有干扰。

关键字:电源测试  电源电压  偏置电流

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2012/0813/article_5665.html
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