深度探究:電源基準(zhǔn)電路的測試方案與應(yīng)用案例
出處:網(wǎng)絡(luò) 發(fā)布于:2025-05-07 14:14:16 | 364 次閱讀
在電子電路設(shè)計與應(yīng)用中,電源基準(zhǔn)電路起著至關(guān)重要的作用,它為整個電路提供穩(wěn)定、精確的參考電壓。不同類型的電壓基準(zhǔn)源在性能、應(yīng)用場景和成本等方面存在差異,因此對電源基準(zhǔn)電路進行準(zhǔn)確測試顯得尤為關(guān)鍵。
測試說明
電壓基準(zhǔn)源主要分為并聯(lián)型和串聯(lián)穩(wěn)壓型。并聯(lián)型基準(zhǔn)利用半導(dǎo)體結(jié)的正負(fù)溫度特性,通過設(shè)計特定的間隙電壓,使其溫度系數(shù)最小。常見的間隙電壓有 2.5V、1.24V、1.225V 等。其中,2.5V 推薦使用 AZ431& HA17431H2.5V - 1% - SOT - 23;1.24V 主要使用 AZ431L& LMV431 1.24V - 0.5% - SOT - 23;1.225V 主要采用 LM4041& TS40411.225 - 0.5% - SOT - 23。
串聯(lián)穩(wěn)壓型基準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)與電壓調(diào)整器類似,內(nèi)部通常需要一個基準(zhǔn)源,并配備外部高精度的反饋網(wǎng)絡(luò)。由于一般采用特殊工藝,其制程復(fù)雜,價格較高,但能實現(xiàn)高精度和低溫度系數(shù),主要應(yīng)用于對精度和溫漂要求較高的場合。串聯(lián)型基準(zhǔn)主要采用 2.5V 和 2.048V 基準(zhǔn),SOT - 23 封裝在未來 3 - 5 年內(nèi)仍將是主流封裝形式。推薦使用 ADR380& MAX60212.5V (2.048V) - 0.24% - SOT - 23 - 25ppm/C Max 基準(zhǔn)電路?! ≡诓煌膯伟鍛?yīng)用中,對電壓基準(zhǔn)的要求有所不同。例如,某些單板(如 SCU)受成本限制,具備電壓基準(zhǔn)軟件校準(zhǔn)功能,可使用精度較低的芯片。具體要求如下:

穩(wěn)定性:基準(zhǔn)電壓應(yīng)保持穩(wěn)定,使用示波器測量電壓基準(zhǔn)輸出波形時,不應(yīng)出現(xiàn)低頻振蕩現(xiàn)象。
抗擾性:基準(zhǔn)電壓應(yīng)具備一定的抗干擾能力,以防止外部干擾導(dǎo)致基準(zhǔn)變化。在整個工作電壓范圍內(nèi),輸出誤差應(yīng)小于 1%。
測試方法
額定輸入電壓測試:在額定輸入電壓下,使用萬用表測試基準(zhǔn)電壓輸出點的電壓,判斷其是否在誤差允許范圍內(nèi)。
低頻振蕩測試:在單板要求的工作電壓范圍內(nèi)變化,使用示波器測試基準(zhǔn)電壓輸出是否存在低頻振蕩現(xiàn)象。低頻振蕩的波形示例如下:
工作電壓范圍測試:在單板要求的工作電壓范圍內(nèi)變化,測試基準(zhǔn)輸出電壓。
判定標(biāo)準(zhǔn)
符合上述測試說明的電源基準(zhǔn)電路為合格,否則判定為不合格。
參考案例
比較基準(zhǔn)電壓不準(zhǔn)問題
在 EV2000 - 220KW 變頻器初樣功能板調(diào)測時,發(fā)現(xiàn) 3.15V 過流比較基準(zhǔn)輸出嚴(yán)重偏離設(shè)計值且正負(fù)不對稱。該 3.15V 基準(zhǔn)由 TL431 加運放形成,初樣設(shè)計中運放 U2 為 LM358,其對電源紋波的抑制能力較差?!?5V 電源由開關(guān)頻率約為 40kHz 的單端反激型電源提供,其中 +15V 為主反饋繞組, - 15V 為最簡單的二極管加電容形成整流濾波得到,導(dǎo)致 - 15V 紋波較大。為確定是否 - 15V 電壓紋波引起運放輸入偏離設(shè)計值,斷開反激電源的 - 15V 整流二極管,外用直流穩(wěn)壓電源對單板施加 - 15V 電源,結(jié)果 LM358 的輸出很穩(wěn)定。這表明 LM358 輸出的紋波和正負(fù)基準(zhǔn)的不對稱性是由 - 15V 的紋波電壓引起。在不改變電路結(jié)構(gòu)的情況下,將 LM358 更換為電源紋波抑制能力強的運放 TL082 后,電路滿足設(shè)計要求。因此,在電源紋波電壓較大且要求運放輸出精度較高的場合,應(yīng)選用對電源紋波抑制能力強且頻率響應(yīng)快的運放。
基準(zhǔn)震蕩問題
【問題描述】基準(zhǔn)電源部分中輸出的電壓 bref、vref 和 iref 的紋波電壓過大,未滿足單板測試規(guī)范 < 1% 的指標(biāo),其中 BREF 波形嚴(yán)重變形。
【原因分析】基準(zhǔn)源的容性負(fù)載問題容易引起震蕩。器件資料中描述了帶容性負(fù)載的穩(wěn)定性邊界條件,在 A、B 線以下的區(qū)域為易震蕩區(qū)域。
【解決措施】431 基準(zhǔn)電路的輸出端加了 0.1UF 的電容 C239,該電容引起了基準(zhǔn)震蕩。通過將 0.1uf 濾波電容去掉,降低電容取值至 0.01uf,使其遠(yuǎn)離震蕩的邊界。
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