負載瞬變測試是檢查功率轉換器表現的一種快速方法，它可以反映出轉換器的調整速度，能將轉換器的穩定性問題凸顯出來。轉換器的負載調整特性、占空比極限、PCB布局問題和輸入電壓的穩定性也可經此測試快速顯現出來。

許多電子設備都包含了計算和無線連接功能，這些功能電路常常表現出很重的脈衝(chong) 負載特性。麵對快速變化的脈衝(chong) 負載，全新的DC/DC轉換器需要具有快速的環路響應特性來維持輸出電壓的穩定。為(wei) 了測試這種類型的轉換器，擁有能夠生成與(yu) 最終應用類似的快速變化的負載工具是很重要的。

對於(yu) 具有比較穩定的負載的通用型DC/DC轉換器來說，快速的回路響應特性是不需要的，因而也不必進行負載瞬態響應特性的測試。但在把快速階躍變化的負載施加到一個(ge) 穩壓器上時，必然在很寬的頻帶內(nei) 對調節回路造成衝(chong) 擊，在某些情況下甚至可能逼迫它們(men) 運行在控製回路的極限之下。通過將一個(ge) 快速變化的階躍負載施加到一個(ge) 轉換器的輸出端，再對其輸出電壓的響應過程進行分析，可讓我們(men) 快速而且容易地知道這個(ge) 轉換器在麵臨(lin) 這樣的狀況時能否維持其輸出電壓的穩定，同時也能凸顯出可能存在的環路穩定性問題、電源供應的穩定性問題、斜坡補償(chang) 問題、負載調節性能和PCB布局問題。

圖中顯示了一個(ge) 電流模式Buck轉換器在其負載發生1A快速跳變時典型的響應過程，其輸出電壓正常值VOUT NOM = 3.3V。

電流模式轉換器對負載的階躍變化不能做出即時響應，所以，當負載發生階躍變化的時候，供給負載的電流最初是來源於(yu) 輸出電容裏的儲(chu) 能。麵對負載的快速跳變，輸出電容的ESR和ESL首先起作用，在輸出電壓上表現為(wei) 一個(ge) 不大的跳變和尖峰，然後才是輸出電容放電的開始，這將造成輸出電壓的下沉。輸出電壓的下降將被誤差放大器感知到，相應地，這將導致VCOMP的上升，這又會(hui) 增加開關(guan) Q1導通的占空比，電感電流因此增大以滿足負載增大了的需要。在此過程關(guan) 中，電壓下沉的幅度和恢複的時間將取決(jue) 於(yu) 多種因素：輸出電容的大小，負載電流跳變的幅度和它變化的速度dI/dt，誤差放大器的補償(chang) 水平和整個(ge) 控製回路的帶寬。

拋開由ESR和ESL造成的尖峰來看，轉換器的階躍響應過程在這個(ge) 案例中看起來是非常平滑的，這表明此轉換器的表現是穩健的。響應過程中的電壓下沉幅度為(wei) 75mV，相當於(yu) 輸出電壓的2.2%，這對大部分3.3V的電源供應來說是可以接受的。需要注意的是，如果我們(men) 使用的輸出電容是低ESR的MLCC，由ESR所造成的跳變通常就看不出來。

可能影響轉換器麵對負載階躍的響應過程的情形大概有這些：

1. 不穩定的控製回路：當控製回路調整得不好時，轉換器的控製作用可能過頭，快速負載階躍可能導致輸出電壓的顛簸或是存在振鈴現象，某些情況下甚至可能進入振蕩狀態。

2. 不穩定的電源供應：轉換器輸出端的負載跳變會(hui) 導致轉換器輸入端的電源供應器的負載跳變。假如電源供應器的穩定性不好，或者是與(yu) 轉換器匹配得不好，則電源供應器自身就可能振蕩起來，這必然會(hui) 傳(chuan) 遞到轉換器的輸出端，看起來就像轉換器的控製回路不穩定一樣。

3. 斜坡補償(chang) 問題：電流模式轉換器采用斜坡補償(chang) 方法避免高占空比應用中可能出現的次諧波振蕩。為(wei) 了讓斜坡補償(chang) 工作正常，適當程度的電感電流紋波是必須的。電感選擇不當會(hui) 導致不當的電流紋波，並在遇到階躍負載時出現不穩定的次諧波。

4. 在占空比極限下工作：當轉換器在靠近最小/最大占空比的狀態下運行時，負載的快速階躍變化將使轉換器觸及占空比的極限，這將導致輸出電壓下沉或上衝(chong) 過度，某些時候甚至會(hui) 造成轉換器運作在保護模式下。

5. PCB布局問題：假如由於(yu) PCB布局而造成的阻抗出現在轉換器的小信號環節和功率環節上，電壓的耗損和噪聲的耦合就會(hui) 發生，這將劣化轉換器對階躍負載的響應特性。假如負載處在遠離轉換器的地方，多出來的路徑阻抗會(hui) 在負載增加時導致電壓的下沉，劣化轉換器的負載調整性能。此外，當負載發生跳變時，路徑電感也能導致振鈴信號的出現。

下圖顯示了一個(ge) 3.3V / 3A轉換器負載階躍響應較差和良好的例子。左邊的例子顯示調節器輸出電壓在負載暫態後出現嚴(yan) 重的振鈴現象，說明控製回路具有邊際穩定性。在大多數情況下，這與(yu) 反饋回路補償(chang) 結合輸出電容值有關(guan) 。

測試的實施：客戶這邊之前的產(chan) 品沒有測試過這個(ge) 參數，批量生產(chan) 後發現後端MCU在現場大量過壓損壞。後更換DCDC芯片，廠商說絕對不會(hui) 有類似問題。但是客戶還是不放心，希望我們(men) 可以協助測量一下。

我們(men) 采用了如下的測試方案：

一個(ge) 受脈衝(chong) 發生器控製其通/斷的MOSFET開關(guan) 。MOSFET開關(guan) 的切換速度可用其柵極的可選的RC網絡進行調節；MOSFET漏極連接的電阻R2可根據需要的動態負載調節幅度進行選擇；電阻R1用於(yu) 設定負載階躍的靜態基點。負載電流的階躍變化可通過示波器的電流探頭進行測量，對轉換器輸出電壓的測量則需要在輸出電容或是負載點上進行。

使用AFG31252產(chan) 生一個(ge) 快速脈衝(chong) ， AFG31252可以輕鬆產(chan) 生4ns的上升或者下降邊沿。

我們(men) 的測試環境搭建完畢：

我們(men) 使用了這款DCDC的評估板，這是一款隻到52V的耐壓的BUCK的開關(guan) 穩壓器，評估板很貼心的使用了BNC接口，方便我們(men) 對紋波和 Load Transient進行測量。

我們(men) 看到，這顆芯片肯定做過非常特殊的處理。當負載發生大幅度快速階躍時幾乎完全沒有電壓過衝(chong) 發生。這一定是對於(yu) 電壓敏感型負載特殊優(you) 化過，這對於(yu) 一些需要DCDC後麵直接帶MCU這種對電壓要求很敏感的需求來說非常重要。

我們(men) 打開波形，可以看到，得益於(yu) AFG31000係列的4ns的上升速度和TCP0030A高速電流探頭的120Mhz帶寬，得以觀測到，這個(ge) 電流快沿時間速度高達1.6A/us !

這樣就夠了麽(me) ？可以告訴客戶，放心用，不會(hui) 再燒後端了。並沒有！

通過手冊(ce) 我們(men) 得知，由於(yu) 這顆芯片支持多模式開關(guan) 方式切換，為(wei) 了可以在各種工作電流情況下都得到最優(you) 的效率。

所以我們(men) 還需要繼續測試在各種模式轉換過程中，是否存在過壓發生。

經過對於(yu) 多種工況的負載條件測試，基本都沒有發現嚴(yan) 重的過壓情況發生，客戶看到後對這套儀(yi) 器的性能非常滿意。我們(men) 通過這套組合，讓客戶一方麵了解了這種需求的測試方式，另一方麵輔助客戶更快更可靠的實現快速量產(chan) 。

關(guan) 於(yu) 泰克科技

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