幫助你了解電源(12) 泡泡動(dòng)態(tài)測(cè)試8問
Q11：什么是寄生電感造成的電壓尖刺？
A11：首先要明確“尖刺”，它描述的是電壓突然變化的情況，我們來(lái)看一個(gè)例子。
電感尖刺
尖刺的出現(xiàn)并不是電源中的某個(gè)具體電感元件造成的，而是一些元件的寄生參數(shù)，比如電容中有寄生電感，輸出導(dǎo)線上有寄生電感，以上圖為例，在尖刺產(chǎn)生時(shí)，就是負(fù)載突然消失的時(shí)刻，也就是說(shuō)流過這些寄生電感上的電流要減小了。
有條自然法則，電感上的電流是連續(xù)的（不可能出現(xiàn)某時(shí)刻電流從3A突變?yōu)?A），電感是一種盡量維持其內(nèi)流過電流恒定的元件，所以在負(fù)載電流突然減小時(shí)，電感把之前存儲(chǔ)的磁場(chǎng)能竭盡全力的釋放出去，以維持電流恒定。
在沒有放電回路的情況下，快速變化的電流會(huì)讓某電感上這樣的電壓V=L×△I/△t，（V是電感上電壓、L是電感的感值、△I是電流變化、△t是時(shí)間變化），從這個(gè)公式可知：
1 負(fù)載電流變化得越快，電感上產(chǎn)生的尖刺就越大
2 電感的感值越大，電感上產(chǎn)品的尖刺就越大
第1條在我們的評(píng)測(cè)中是固定的，因?yàn)殡娫匆?guī)范中動(dòng)態(tài)負(fù)載電流變化率是1A/us，所以可以影響尖刺大小的因素只剩下電感的感值了。
剛才我們說(shuō)過導(dǎo)線上也一樣有寄生電感，它大致可按每英寸20nH合算，所以同一款電源如果一個(gè)線材長(zhǎng)度50cm，另個(gè)線材長(zhǎng)度100cm。在動(dòng)態(tài)負(fù)載下那個(gè)線材超長(zhǎng)的電源會(huì)有更高的電感尖刺出現(xiàn)。
假如兩個(gè)完全一樣的電源線材相差25.4cm，則按上述規(guī)則計(jì)算出的電感尖刺差別將有20×10-9×1×106×10=0.2V，而負(fù)載到來(lái)和負(fù)載撤銷都會(huì)有尖刺，所以同一個(gè)電源因?yàn)榫€材的差別，在我們之前的動(dòng)態(tài)測(cè)試中會(huì)造成400mV的差別。
包含尖刺時(shí)波動(dòng)815.2mv
我們之前衡量動(dòng)態(tài)負(fù)載的浮動(dòng)值時(shí)是把尖刺也算進(jìn)其中的，測(cè)試了幾款電源后我也發(fā)現(xiàn)很多不怎么樣的電源在動(dòng)態(tài)負(fù)載下浮動(dòng)值就很小，好電源測(cè)出的浮動(dòng)值反而比較大，原因好電源的線材往往比較長(zhǎng)，電壓尖刺會(huì)比較高。
去掉尖刺后波動(dòng)597.5mv
我們希望通過測(cè)試展現(xiàn)出電源的動(dòng)態(tài)性能，這些線材造成的大大的尖刺把瞬態(tài)變化造成的電壓波動(dòng)淹沒了，所以這次改進(jìn)的目的是驅(qū)除尖刺對(duì)動(dòng)態(tài)下電壓浮動(dòng)的評(píng)估。
濾波電容隨處不在
可能有人說(shuō)不管電源設(shè)計(jì)怎么樣，輸出了尖刺就是不好啊，實(shí)際上不是這樣的，因?yàn)殡娫摧敵龅碾娏骺傄o板卡，在板卡上簡(jiǎn)單的幾顆電容就可以完全濾掉這些尖刺，所以對(duì)大部分板卡來(lái)說(shuō)，電源在動(dòng)態(tài)下輸入是否穩(wěn)定還是取決于瞬態(tài)變化下電壓值浮動(dòng)的大小。而我們驅(qū)除尖刺的方法也完全和這些板卡濾除尖刺的方法是一摸一樣的，簡(jiǎn)單的加上一顆電容就好。
通過幾次試驗(yàn)，我發(fā)現(xiàn)加稍大的電容不但去掉了尖刺，也削弱了很多波動(dòng)值，為了能更明顯的體現(xiàn)出動(dòng)態(tài)負(fù)載下電源性能的差異還是選擇容量小一些的吧，我使用的是日化的470uF固態(tài)電容一枚。
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