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一、概述 本方案旨在為研發(fā)和使用小功率DC/DC轉換器的工程師提供最為快捷的測試和驗證手段。適用于功率小于20W，最高輸出電壓不超過(guò)20V，電流不超過(guò)3A的DC/DC轉換器的快速而便捷的測試。 在我們的各種電子產(chǎn)品中，DC-DC電源轉換器被大量的使用。如在一臺筆記本電腦內部，CPU需要5V、3.3V、1.8V等幾個(gè)電壓供電，顯示屏需要8V供電，風(fēng)扇需要 12V 等。但電池只能提供一個(gè)穩定的電壓，如12V或18V。因此，必須使用DC-DC電源轉換模塊來(lái)提供各種不同器件所需要的供電電壓。同樣，在手機，平板電腦，車(chē)載電子設備、軍用及航空航天的電子設置中，也大量使用DC/DC轉換器或二次電源。 簡(jiǎn)而言之，DC-DC是轉換直流電壓的供電器件，如下圖所示的就是一款將12V電壓轉換為5V電壓的DC-DC電源轉換器。 
如何評估一個(gè) DC-DC 電源適配器的性能呢？簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō)，我們需要的就是 DC-DC 能輸出一個(gè)純凈的、穩定的電壓。所以，它最基本的參數就說(shuō)是輸出的精度及紋波噪聲指標。當然，DC-DC 還需要有充足的輸出功率，來(lái)驅動(dòng)我們的電路，即輸出電流和功率，如 1A 電流。此外，輸出端負載經(jīng)常是變化的，這就需要輸出電壓不會(huì )隨著(zhù)輸出電流或功率的變化產(chǎn)生較大的波動(dòng)，這個(gè)指標我們通常稱(chēng)作負載效應或負載調整率。 以上是從輸出端考慮的評估參數。在 DC-DC 的輸入端，同樣要考慮幾個(gè)關(guān)鍵的參數。如上例子中，輸出端的電壓往往不會(huì )是絕對的 12V，可能是 10V-13V 區域內的電壓（如電池電壓會(huì )隨著(zhù)電池容量的變化而變化），這時(shí)會(huì )引起輸出端電壓產(chǎn)生變化，這個(gè)參數通常稱(chēng)作源效應或源調整率。另外還有很多參數衡量 DC-DC 的性能，如轉換效率、啟動(dòng)特性、下電特性、輸入輸出時(shí)延、輸入端開(kāi)機浪涌電流、待機空耗、瞬態(tài)響應等等指標。如果要較為全面地完成一個(gè) DC/DC 性能的測試，通常需要多臺儀表協(xié)同完成，甚至需要開(kāi)發(fā)電源測試系統來(lái)完成。在這個(gè)系統中，會(huì )包括提供直流輸入的程控直流電源、用于輸出端負載牽引的電子負載、測量多路電壓和電流的數字萬(wàn)用表及分流器，測量紋波及電源瞬態(tài)特性的示波器等等。如左圖所示，就是一套典型的電源測試系統。
很顯然，這是一套DC-DC的全自動(dòng)化測試，不僅有眾多的儀器硬件，還有一套定制的測試軟件。非常適合于大規模生產(chǎn)線(xiàn)的測試，或者全功能的研制。但對于DC-DC的研發(fā)工程師，或是選用DC-DC的工程師，如果希望迅速測試手中的DC-DC的性能，使用如此復雜的系統顯然不合適的。因為開(kāi)發(fā)這套系統所需的時(shí)間及成本，不是一般的項目能支持的。因此，很多工程師在尋求一個(gè)更為便捷的DC-DC測試方法。 二、集成了眾多測試能力的安捷倫N6705B直流電源分析儀 安捷倫的N6705B直流電源分析儀，集成具備多種功能，包括1-4路的輸出電源和負載、數字電壓表和電流表、大功率任意波形發(fā)生器、高速高分辨率的數字化儀、數據記錄儀，可以替代一套復雜的測試系統，完成DC-DC性能的測試和驗證。而且所有的功能可通過(guò)前面板實(shí)現，或者更為方便地使用與之配套的14585A性能分析軟件，在測試過(guò)程中無(wú)需編程，讓DC-DC的測試工作變得非常便捷。
N6705B直流電源分析儀是主機加模塊結構，有超過(guò)30種電源模塊可以選擇，涵蓋了基礎性能的電源模塊、高性能電源模塊、高精度電源模塊、以及具有電子負載功能的N678xA系列的SMU模塊電子負載。N6781xA系列SMU模塊不但具備了負載功能，而且又非常高的精度的分辨率： ●電壓輸出范圍: 0-20V ●電流輸出范圍：20V/1A ； 6V/3A； ●20V時(shí)輸出精度： 0.025% + 1.8mV; ●20V時(shí)測量精度：0.025% + 1.2mV; ●3A時(shí)電流測量精度：0.03% + 250μA 在這個(gè)實(shí)例中， 我們利用N6705B主機配上2個(gè)N6781A SMU負載模塊，就可以構建一個(gè)單路輸入和單路輸出的DC-DC轉換器的測試系統。測試連接框圖如右圖所示。N6705B還可以配合PC端軟件14585A 提供更簡(jiǎn)便的操作和測試分析。
三、DC-DC測試項目及報告 在以下的測試案例中，我們選用了一個(gè)12V轉5V的車(chē)用DC-DC轉換器，利用以上的配置對它進(jìn)行了全面的測試。圖中所顯示的界面就是14585A的軟件界面。 DC-DC靜態(tài)輸出性能
DC-DC開(kāi)機上升時(shí)間及時(shí)延
DC-DC關(guān)機下降時(shí)間及關(guān)機時(shí)延
DC-DC轉換效率
DC-DC空耗
DC-DC負載調整率及動(dòng)態(tài)負載
DC-DC源調整率
DC-DC靜態(tài)輸出及紋波噪聲隨輸出電流變化性能
四、結論 N6705B直流電源分析儀配備電源模塊和 N678x SMU 系列模塊后，即構成了一套DC-DC的測試系統，可以精確測量 DC-DC 的眾多參數，為研發(fā)工程師提供了最為便捷的DC-DC測試和驗證方案。 但N678X SMU模塊使用在負載模式下是，其最大功率不超過(guò)20W， 無(wú)法用于更大功率的DC-DC轉換器的測試。在這種情況下，安捷倫最新的APS電源系統則可以更好地完成2KW以?xún)鹊腄C-DC快速測試。有關(guān)這方面的方案，我們將在今后的文章中詳細介紹。 |
