瞬態響應測試

瞬態響應測試是一項動態的性能測試，為被測電源在2種預定負載條件下，周期性切換，輸出保持穩定的能力。

對于負載電流的躍變，CV電源將有振鈴電壓輸出，它使電源回饋環失調，形成電壓過沖及跌落，進而影響設備運行的可靠性，甚至損壞對電壓敏感的器件，瞬態響應測試不僅從應用層面評估此項性能，也能從生產層面揭示造成不穩定的關鍵性缺陷，比如輸出電容的ESR，ESL 及容量、反饋環響應時間及相位裕量、系統瞬態最大輸出電流等核心信息。

1.2.1.瞬態響應的過程分析

  

 電壓過沖與跌落的原理基本一致，為討論方便，我們只討論如右圖所示的，電流上升引發振鈴電壓的過程。

1. 當電流按電流上升率Rate爬升后，由于輸出線路感抗及電容ESL的影響，輸出電壓將與電流爬升波形同步跌落至V_ESL，形成電壓波形的第一個波谷。
2. 當電流穩定之后，由于輸出線路的直流阻抗及電容ESR，電壓將恢復到一個低值V_ESR，形成第一個臺階。

R_ESR≈ (V_a- V_ESR) /（I_b-I_a）

V_ESL ≈ V_a –（L_ESL*Rate + （I_b-Ia）* R_ESR）

L_ESL ≈ (V_ESR -V_ESL) /Rate

3. 在此期間，電源反饋環處于失調狀態，負載拉載電流對輸出電容(容值C_OUT)進行持續放電，此放電時間（T_D）即為電源反饋環響應時間，直到電源反饋環開始建立，于是，就形成了電壓波形的第二個谷值V_C。

C_OUT ≈ T_D*I_b / (V_a - V_C)

V_C ≈ V_a - I_b * T_D / C_OUT

4. 當電壓從第二個谷值開始爬升時，便是電源以系統最大電流（I_SYS）對輸出電容進行充電的時刻，此充電過程一直持續到第一個峰值V_d，而充電持續時間為T_C，結合前一個充電過程，可知：

(V_ESR - V_C) *T_D/I_b ≈ (V_d - V_C) *T_C/( I_SYS -I_b)

I_SYS ≈ I_b * [(V_d - V_C) / (V_ESR - V_C) * T_C/T_D + 1]

5. 此后，電壓波形將呈現阻尼振蕩狀態，而振蕩周期數n越小，便說明電源環路的相位裕量越大，品質越優越。

1.2.2.       瞬態響應測試的基本要求

a)       滿量程電流爬升時間

由公式V_ESL ≈ V_a –（L_ESL*Rate + （I_b-Ia）* R_ESR）可知，電流變化量越顯著，電流上升率越高，則電壓過沖或跌落的幅度就越明顯，測量也就越精確；另外，輸出電容充放電過程與感抗對電流變化的響應過程，交織在一起，為將交叉影響減至最低，就要求電流躍變時間越短越好，至少要比被測電源反饋環響應時間快5倍以上。所以瞬態響應測試，對電子負載的速度要求極高，電子負載的速度指標一般用最快滿量程電流上升時間來表達，JT631系列電子負載的這一指標為10uS。有人也用電流上升率上限也描述負載的速度，因“電流上升率上限 = 額定電流 / 最快滿量程電流上升時間”，所以這一指標在不同額定電流機型之間，不具備可比性。

b)      可編程電流變化率

也正因為電流變化量對瞬態測試的影響極大，為具備測量的客觀性，就必須在同樣的電流上升率下測試，因此電流變化率的可編程能力就必不可少。

c)      負載D/A調整頻率

感抗器件對電流變化過程響應，要求電流平穩連續變化，而負載的電流變化都是通過D/A的數字化處理實現的，因此D/A調整頻率直接決定電流波形的平滑程度，影響測量的精度，JT631系列電子負載的D/A調整頻率為500KHz。

d)      負載的瞬態數據量測

JT631系列電子負載，創新的支持瞬態數據的初步分析，提供峰值（Vp+）及谷值（Vp-）的測量與實時顯示，當設置的電流上升率很高，或ESL非常大時，ESL的影響量超過輸出電容充放電的影響量，則Vp+為ESL形成的第一個波峰電平，Vp-為ESL形成的第一個波谷電平（V_ESL）；反之，若設置的電流上升率很低，輸出電容很小時，輸出電容充放電影響超過ESL的影響，則Vp+為輸出電容充電形成的第二個波峰，Vp-為輸出電容放電形成的第二個波谷（V_C）；

如果是前一種情況，則Vp+、Vp-量測值直接反應輸出電容的ESL及ESR是否存在不良；如果是后一種情況，則Vp+、Vp-量測值直接反應輸出電容的容值是否存在不良，也或者電源的反饋環響應時間是否存在不良。

用戶也可以測試先用最高電流變化率去檢測ESL及ESR的品質，再較低的電流變化率去檢測電容容量及電源反饋環時間的品質。

5. 其他注意事項

使負載電流變化盡量接近電源額定電流，可以顯著提高測量精度，同時要注意瞬態測試的掃描頻率不宜太高，以防止電容充放電過程不能達到穩態，而影響測試的準確性。JT631系列電子負載提供創新的變頻動態掃描功能（Sweep），幫助用戶捕捉最惡劣狀況下的掃描頻率，并同步捕捉此掃描頻率點的電壓峰值及谷值。

瞬態響應測試過程中，連接線不僅存在阻抗，而且存在較大的感抗，因此其影響量非常顯著，為補償連接線的影響，建議用戶使能電子負載的遠端補償功能。

PARD測試

PARD是在其它參數恒定的條件下，在規定帶寬內直流輸出電壓對其平均值的周期性和隨機性偏離，PARD用有效值或峰峰值度量，通常規定帶寬為20Hz~20MHz。至于采用有效值還是峰峰值，則要看使用場合，峰峰值度量能提供幅度，短持續時間尖峰的信息，而有效值則有利于確定預期的信噪比。

JT631系列電子負載提供創新的實時Vpp，Ipp顯示，這是峰峰值度量的PARD，其帶寬也受限于采樣頻率（500KHz），因此，這與一般意義上的PARD有一定出入，如果被測電源需要檢測更高頻率的PARD，就必須借助更高帶寬的示波器。如果需要檢測PARD有效值，就必須借助高帶寬的真有效值電壓表。

負載效應測試

負載效應是一項靜態的性能測試，為被測電源，在預定負載變化條件下，輸出保持穩定的能力。

JT631系列電子負載提供創新的負載效應測試功能，用戶需要預設帶載條件，包括額定最小電流（Imin）、正常帶載電流（Inormal），額定最大電流（Imax）、以及穩定需要的延時時間（Delay），啟動測試后，負載將實時顯示負載調整率(Regulation)、電壓變化（△V）、以電源內阻（Rs）三種參數。其中：

       Vmax                   =     Vdc @ Imin

       Vnormal             =     Vdc @ Inormal

       Vmin                    =     Vdc @ Imax

△V                      =     Vmax - Vmin

                     Regulation               =    (Vmax - Vmin) / Vnormal

                     Rs                        =     (Vmax – Vmin) / (Imax - Imin)

負載效應測試過程中，連接線的影響量非常顯著，為補償連接線的影響，建議用戶使能電子負載的遠端補償功能。

OCP測試

為保護電源及其供電的設備，電源一般都具有過流保護功能(OCP)。讓電子負載從被測電源的額定電流開始帶載，逐步增加電流值，直到預設的電流極限值，當電源輸出電壓跌落，超過去負載調整規范時，此刻的輸出電流，便是被測電源的極限電流。

JT631系列電子負載，提供創新的OCP測試功能，用戶需要預設起始帶載電流（Istart）、截止帶載電流（Iend）、總步數（Steps）、單步駐留時間（Dwell）及觸發電平（Vtrig）共5個參數，啟動測試后，負載將實時顯示輸出極限電流（OCP）、輸出極限功率（Pmax）及最大功率輸出時的電壓（V）及電流（I）值。

如果被測設備為太陽能電池，則此功能即可實現最大功率點捕捉。

有時候，還需要測試在OCP狀況下的恢復條件，部分電源必須重新上電才能恢復，部分電源在拉載電流減低到一個非常低的值一定時間后，才可以恢復，部分電源在拉載電流減少到額定電流值一定時間后，即可恢復。在特定條件下，前兩種恢復條件都是不被允許的，因此有必要通過負載電流的調節測試此OCP狀態下得恢復過程。

OVP測試

OVP測試，用于檢測電源OVP模塊的保護電平及響應時間。

JT631系列電子負載提供創新的OVP測試功能，用戶應設置觸發電平為比OVP保護后穩態電平略高的值，再模擬電源電壓升高的過程，負載就可以捕捉并顯示被測電源OVP模塊的保護觸發電平及響應時間。用戶可以調節被測電源的可調電位器，也可以斷開被測電源的電壓反饋環環路，也或者其他一些方法，來強迫被測電源電壓升高超過OVP電平保護值。

啟動測試

      啟動測試是在預定帶載條件下，檢測電源能否正常啟動，以及是否有破壞性的電壓電流過沖過程。

負載提供CC/CV/CP/CR共4種基本工作模式來實現預定帶載，同時提供創新的實時峰值電壓（Vp+）顯示，檢測電源電壓輸出是否存在過沖，同時，用戶也應該用示波器及電流探頭，檢驗電源的輸入電流波形，觀察浪涌電流是否可能構成破壞性的影響。

如果被測電源為CV源，此時用戶在啟動測試中，可以使用CC、CP、CR三種模式的任何一種，但此三種模式的原理不盡相同，對啟動測試的影響也有顯著的差異。CR模式下，負載會跟隨電源輸出電壓的上升，而逐步提升拉載電流，因此對被測電源的影響也最小；CC模式下，因為在電源關閉期間，電子負載電流反饋環處于失調狀態，因此會在電源開始啟動的瞬間施以最大電流帶載，這個過程持續的時間決定于負載的反饋環速度，因此，滿量程電流上升時間快的電子負載，因失調而進行的最大電流拉載時間就越短，對電源的負面影響也就越小，不過對同一負載而言，CC模式帶載相對于CR模式帶載，對啟動測試的要求會稍微嚴酷一些；CP模式下，負載不僅會在電源啟動的瞬間進行最大電流拉載，而且，會根據電源輸出電壓上升的過程，緩慢的將拉載電流減低為穩態值，因此，CP模式帶載，對啟動測試的要求最為嚴酷。建議用戶根據自身電源的特點，謹慎選擇啟動測試時的預設帶載方式。

另外，JT631系列電子負載也提供Von/Voff功能，來模擬實際帶載狀況，一旦使能Von/Voff功能，負載將在電源電壓上升到Von設定值后，才開始啟動帶載，此功能在特定情況下，可以更逼近實際負載，同時在CC、CP模式下，反饋環在電源啟動的瞬間不再失調，而消除了最大拉載電流拉載的瞬態過程。

請注意，在電源的啟動測試中，冷機啟動與熱機啟動可能存在非常大的差異，因此，應該嘗試不同關機時間后的啟動測試，至少要保證一次，在被測電源上電容的殘余電荷完全釋放情況下的啟動測試。

電源建立時間與保持時間測試

電源建立時間與保持時間測試，在特定應用條件下，是有嚴格要求的。

JT631系列電子負載，提供創新的時間量測功能，可以實現電源建立時間與保持時間的測試。負載可以對電壓/電流信號的上升沿/下降沿進行電平觸發，也可以對后面板的輸入TRI信號進行硬件觸發，并計算出兩個觸發信號之間的時間差。當起始為TRI外部信號觸發，結束為電壓上升沿電平觸發時，如果此TRI信號可以同步控制電源輸入AC信號的開通，此時間量測，便為電源建立時間；當起始為TRI外部信號觸發，結束為電壓下降沿電平觸發時，如果此TRI信號可以同步控制電源輸入AC信號的斷開，此時間量測，便為電源保持時間。

如果用戶被測電源的AC輸入可以進行硬件觸發控制，則可以用一開關，同時控制AC源及負載的觸發輸入信號；而如果被測電源的AC輸入不能進行硬件觸發控制，則應用一多擲開關，在通斷AC輸入的同時，同步控制負載的觸發輸入。

部分電源對電源編程響應時間有較高的要求，此時需要測試電源編程響應時間。

JT631系列電子負載，提供創新的時間量測功能，可以實現編程響應時間的測試。負載可以對電壓/電流信號的上升沿/下降沿進行電平觸發，并計算出兩個觸發信號之間的時間差。當起始與結束信號為電壓上升沿的電平觸發時，便是測量電源上升時間；當起始與結束信號為電壓下降沿的電平觸發時，便是測量電源跌落時間。

多路輸出電源交叉影響測試

當電源有多路輸出時，需要進行交叉影響量測試。此測試的基本方法與單機測試相同，所增加的要求便在于實現不同負載的同步帶載。

JT631系列電子負載，提供創新的多達16路負載的同步主從式并機功能。當用戶啟動同步主從式帶載，對從機分配不重復的地址，并禁止并機自動功率分配功能后，便可以進行此項測試。

自動測試

JT631系列電子負載，支持標準SCPI協議，可以實現遠程智能控制，同步配合其他程控測量設備，可以組成完整的自動測試功能。負載，提供隔離的標準RS232端口，如果要連接其他總線，需要相應的轉接設備。

JT631系列電子負載，支持更多的檢測項，更多的智能擴展模式，也支持4096點，500Khz，16位精度的數字化波形輸出功能，可以以更少的設備，更快的速度，完成更全面的自動測試功能。

單機自動測試應用

JT631系列電子負載，提供業內最強的單機自動測試功能，用戶可以編輯8個文件，每個文件支持最多50個步驟的檢測，每一步驟支持所有新增測量項，以及所有新增智能擴展模式，可以完成更全面，更便捷的單機自動測試。

用戶也可以使用負載的觸發輸入功能，在后面板TRIG信號與GND之間接入腳踩開關。負載還提供遠端截止（RI）、設備錯誤指示（DFI）信號，用來與其他程控設備進行同步等信息交流。