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標題: 什么是瞬態響應？ [打印本頁]
作者: agitek2008 時間: 2023-1-4 14:26
標題: 什么是瞬態響應？
瞬態響應現象
您注意過在啟動空調以后屋里的燈光瞬間變暗的情況嗎？這是因為空調吸收了大量電流，致使供電電壓下降，進而導致了燈光變暗。一小段時間之后，電壓還會恢復正常。直流電源上的輸出阻抗，也會造成類似的電壓瞬變。對電流的需求突然增加時，電源的輸出電壓就會瞬間下降。同理，電流的下降會導致電源電壓突然升高。
什么叫瞬態響應？
瞬態響應是當負載吸收電流發生跳變的瞬間，就會造成電源輸出端的電壓瞬間偏離設定值。
首先來看一下這個波形（圖１）， 大約 120 mV 的電壓跌落，持續時間約為 30 uS。這是一個高性能的程控電源的輸出，當負載電流猛然增大時，輸出電壓瞬間的變化情況。
圖1：負載電流從1 mA 跳變到 500 mA 時，輸出電壓的變化這是任何電源都存在的問題。當負載吸收電流發生跳變的瞬間，就會造成電源輸出端的電壓瞬間偏離設定值。 這個示波器屏幕的截圖（圖1），就是當我的一個電源的負載電流，從1mA 瞬間變化到 500 mA 時， 輸出電壓經歷了約 30 uS 瞬間變化。
電源的這個特性，就是我們通常所稱的負載瞬態恢復時間，或者瞬態響應時間。它表征的是，當負載電流發生突然變化的時候，電源電壓恢復到設定范圍內所需要的時間。如圖2所示：
圖2：負載電流突然變化，造成電源電壓出現瞬態響應瞬態響應是電源在負載的巨大變化中恢復正常的速度
例如，對于電源 E36312A 來說，當電流從 50% 變到 100% 時，其恢復到 15 mV 的瞬態響應時間是 50 us。通道 1 的最大電流是 5 A，50% 就是 2.5 A。
圖 3：上方顯示的是電流從 50% 升至 100%、然后又返回 50% 所發生的電流曲線變化。響應電壓如下方所示，其中包
圖 4：圖中的輸出電壓顯示了較小的電壓瞬態變化。
圖 5a：在 E36312A 的通道 1 上進行瞬態測量。在電流從滿負載減至一半以后，電壓在 30 us內恢復至 15
圖 5b：峰值電壓通常與負載特性密切相關，因此不會被表征。切記，要用較短的電線并且雙絞，以便實現更快的瞬態響應。在表征電源的瞬態響應， 我們通常會考慮 3 點：
- 負載的幅度變化，例如，負載從全負載的 50%， 跳變到 100% 負載。對于最大 10 A 輸出電流的電源，就是負載的電流從 5 A 跳變到了 10 A。
- 電源從開始變化開始，恢復到負載改變前設定電壓的一定范圍之內。需要注意的是，由于負載的改變和電源的負載效應雙重影響，電源電壓不可能回到負載改變前的值。這樣，我們就會規范一個范圍，例如恢復到負載改變前電壓的 ±20 mV 之內，或 ±0.1% 之內。
- 瞬態響應時間就是電壓恢復指定電源范圍內需要的時間值。
不同的電源就有不同的瞬態響應時間
例如，是德科技 N6705直流電源分析儀中所用的高性能模塊 N6751A高性能自動量程直流電源模塊和精密直流電源模塊 N6761A， 在指標中標為：
- 當負載從60% 跳變到100%， 或者從100%跳變到60%時，
- 電壓恢復到設定值的 ± 75 mV
- 瞬態響應時間：< 100 μs
瞬態電壓特性是電源本身固有的特性。 電源內部有很多的儲能元件，電壓的調整需要從輸出回讀、比較標準電壓、調整開關占空比等一系列過程。提高控制回路的速度，可以提供更短的瞬態響應時間。 但有可能造成輸出非常不穩定，甚至出現振蕩，就像我在圖 2 中所示的。因此，具備快速瞬態響應能力的電源，通常為了保證輸出質量，就必須采用一些更為先進的技術，從而提升了成本和價格。
如果電壓瞬態響應能力較差，導致電壓跌落/過沖時間過長，幅度過大，直接會造成很多問題。 特別是對于不停快速變化的負載，如手機、Wifi、無線傳感器等這些無線通信的設備和器件， 其變化速度可能已經超過電源的瞬態響應能力，就會使電源電壓無法達到其設定值，甚至還會造成被測件的自動關機或重復啟動。這會讓測量無法正常進行。因此，如果有這種應用，就必須考慮采用一個更快響應能力的電源。
瞬態電壓過沖或跌落幅度通常不被表怔, 這是由于該參數很大程度上取決與負載的特性。 通常情況下，這個值會小于 1 V。但市面上有些電源的瞬態響應時間過長，如果處理不好，在負載、電源及導線共同影響下, 過沖電壓可能會達到 1- 4 V。
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