電源與規(guī)定的電流階躍測(cè)試方案

許多應(yīng)用處理器均需要現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA）、專用集成電路（ASIC）和其它大功率中央處理器（CPU）等負(fù)載的電流快速變化。這些系統(tǒng)的電源要求特別注意控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選擇和輸出濾波器設(shè)計(jì)，以支持快速電流階躍。一旦設(shè)計(jì)完成，關(guān)鍵的挑戰(zhàn)就是測(cè)試電源與規(guī)定的電流階躍和轉(zhuǎn)換速率。在本文中，我們舉例說(shuō)明了一個(gè)簡(jiǎn)單電路，可進(jìn)行超過(guò)300安培/微秒（A/us）的電流轉(zhuǎn)換。

用電子負(fù)載測(cè)試電源的瞬態(tài)響應(yīng)很常見。對(duì)許多系統(tǒng)軌（如服務(wù)器的3.3V或5V總線）而言，電子負(fù)載很容易配置為在2-10A/us的范圍內(nèi)汲入電流的模式。但是，內(nèi)核電壓可能需要轉(zhuǎn)換速率比這些水平高兩個(gè)數(shù)量級(jí)。高轉(zhuǎn)換速率測(cè)試中的一個(gè)主要限制因素是負(fù)載路徑中的寄生電感。要以300A/us的速率為0.9V輸出轉(zhuǎn)換15A的電流，公式1計(jì)算出的最高電感是3nH。作為參考，成圈狀通過(guò)電流探頭的16級(jí)導(dǎo)線的1英寸片可將20nH的電感添加到負(fù)載路徑中。很明顯，需要另一種電流汲入方法。

大多數(shù)電源評(píng)估模塊可以很容易地被配置為快速汲入電流的模式。圖1舉例說(shuō)明了分立金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSFET）加可直接從輸出平面焊接到接地裝置的檢測(cè)電阻器電路。選擇快速切換的低柵極電荷MOSFET以及能處理負(fù)載功率的低電感檢測(cè)電阻器至關(guān)重要。

圖1舉例說(shuō)明了分立MOSFET加檢測(cè)電阻器電路

具有50ohm輸出的任意波形發(fā)生器足以驅(qū)動(dòng)MOSFET柵極。使用“脈沖”波形并保持很低的占空比，以限制開關(guān)和檢測(cè)電阻器的功耗 —— 頻率為1kHz時(shí)10％是合理的。調(diào)諧柵極電壓以便在其線性區(qū)域中運(yùn)行場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FET），目的是設(shè)置電流。使用具有全帶寬的差分探頭或無(wú)源探頭來(lái)對(duì)跨檢測(cè)電阻器的電壓進(jìn)行檢測(cè)。計(jì)算電流用檢測(cè)電阻除測(cè)量的電壓，計(jì)算轉(zhuǎn)換速率用時(shí)間變化除電流變化（ΔI/Δt）。通過(guò)增加（或減少）波形發(fā)生器的上升和下降時(shí)間來(lái)調(diào)整ΔI/Δt。圖2展示了瞬態(tài)負(fù)載經(jīng)校準(zhǔn)的電壓（電流）波形。

圖2展示了瞬態(tài)負(fù)載經(jīng)校準(zhǔn)的電壓（電流）波形

圖3展示了對(duì)0.9V輸出（被15A的負(fù)載階躍以300A/us的速率擾動(dòng)）的瞬態(tài)響應(yīng)。

通過(guò)分立MOSFET加檢測(cè)電阻器電路負(fù)載，以高轉(zhuǎn)換速率測(cè)試負(fù)載瞬變是可以實(shí)現(xiàn)的。因?yàn)樽畲笙薅鹊亟档铜h(huán)路中的電感很重要，所以這些組件被直接焊接到無(wú)電流探頭的印刷電路板。然后函數(shù)發(fā)生器可用于驅(qū)動(dòng)MOSFET并微調(diào)負(fù)載電流和上升/下降時(shí)間。請(qǐng)隨時(shí)在下方對(duì)該方法提出問(wèn)題或作出評(píng)論。