直流电子负载:动态测试瞬态响应性能

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描述

在服务器CPU瞬间睿频、新能源汽车电机急加减速、通信基站射频功放间歇发射等真实场景中,电源必须在微秒级时间内完成大电流切换。稳态测试无法暴露反馈环路带宽不足、输出电容ESR过大等隐患,只有借助源仪电子(TET)直流电子负载的高速动态测试功能,才能完整还原上述瞬态工况,并用数据量化电源的瞬态响应性能,已成为研发、认证、产线"一票否决"的关键项目。

电子负载

直流电子负载

一、为什么必须用"动态测试"还原瞬态工况

1. 真实场景=阶跃+斜率+占空比:CPU从C-state到100%负载只需20µs,电流斜率高达50A/µs;若仍用传统"CC稳态"拉载,电源在实验室"蒙混过关",到现场却电压崩塌。

2. 稳态指标掩盖隐患:负载调整率、纹波、效率曲线均在静态或慢变化下测得,无法暴露环路补偿过度、输入电容不足等瞬态缺陷。

3. 标准强制要求:Intel CRPS、USB PD 3.1、OBC LV123均规定10%↔90%负载阶跃,且需测试1kHz~25kHz频点下的过冲/欠冲与恢复时间。

二、源仪电子负载动态测试的原理与模式

源仪电子的直流电子负载在A值与B值之间高速切换,模拟电流/功率"方波":

• Continuous:周期循环,频率0.1Hz~20kHz、占空比1~99%,可扫描电源带宽

• Pulse:外触发单次脉冲,宽度10µs~3600s,捕捉冷启动或保护点

• Toggle:每触发翻转一次,方便与示波器单次捕获联动

• 斜率控制:电流上升/下降斜率0.001A/µs~5A/µs,覆盖车规20A/µs极限

• LIST序列:可到1000步,轻松完成IEC、GB、ISO等标准曲线

三、瞬态响应性能检测5大指标

1. 过冲/欠冲(Overshoot/Undershoot)

2. 恢复时间(Settling Time)

3. 上升/下降斜率(dI/dt)

4. 延迟时间(Delay Time)

5. 频域worst-case:通过10Hz~20kHz扫频,定位增益峰值点

四、实操技巧与注意事项

1. 线材与接地:使用4线制Kelvin sensing,≤20cm双绞,避免2mV/cm感抗跌落

2. 示波器设置:带宽≥100MHz,交流耦合,10×探头接地环<1cm,避免"假过冲"

3. 温度与气流:加风速1m/s,防止MOSFET结温升高导致电流降额,影响dI/dt精度

4. 保护限值:提前设OVP、OCP、OPP,避免电源崩溃烧毁负载;脉冲功率≥3×额定瞬时能量需开启电子负载"峰值功率"许可

5. 校准周期:动态频率20kHz机型,每12个月校准一次电流斜率与时间基准,保证±2%精度

直流电子负载把"实验室稳态"推向"真实瞬态":通过20kHz高速方波、5A/µs斜率、1000步LIST序列,完整还原CPU爆载、电机急停、通信突发的极端工况,并用过冲、恢复时间、频域worst-case等量化指标,为研发调试、认证准入、产线筛选提供"一票否决"的数据支撑。随着48V AI电源、800V电驱、SiC/GaN快充对瞬态性能要求越来越苛刻,源仪电子负载动态测试功能已从"可选项"变为"必选项",助力工程师提前发现隐患、缩短开发周期、降低现场失效风险。
 

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