電源測試之輸出動態響應(OutputDynamicResponseTest)

1、測試目的

動態響應一般是指控制系統在典型輸入信號的作用下，其輸出量從初始狀態到最終狀態的響應。對某一環節（系統）加入單位階躍輸入x(t)時，其響應y(t)開始逐漸上升，直到穩定在某一定值上為止。響應y(t)在達到一定值之前的變化狀態稱為過渡狀態（動態）。此稱為動態響應。

驗證待測電源在輸出負載動態變化時，輸出電壓及信號是否符合規格要求：
????- 電壓波動范圍，
????- 瞬態響應能力。

2、測試條件及示意圖
????- 輸入：規格中定義的最小及最大輸入交/直流電壓，最小及最大交流頻率
????- 輸出：規格中定義的動態負載電流條件及規格所允許的最小電容負載
????- 溫度：最低工作溫度，常溫及最高工作溫度
????- 示波器采樣方式：一般設為Sample或Hi-res模式

依規格要求設定負載電流的起、止點，負載電流的上升、下降速率(Slew Rate)及負載電流的變化周期；一般負載電流的上升和下降速度設置為2.5A/uS，變化周期一般為20ms。

開機后按規格要求，調整負載電流的變化周期(通過改變t1,t2)。

電源測試系列之輸出動態響應(Output?Dynamic?Response?Test)

如下圖中的各項數據：

電壓值：Vo-max, Vovershoot, Vo-stable1, Vo-stable2, Vo-undershoot, Vo-min,

響應時間：tR1，tR2

參考值：t1, t2,Iomax,Io-min；或負載占空比，頻率,Iomax,Io-min；

????- 依規格要求設定負載電流的起、止點，負載電流的上升、下降速率(Slew Rate)及負載電流的變化周期；
????- 開機后按規格要求，調整負載電流的變化周期(通過改變t1,t2)。

3、測量波形數據

- 電壓值：Vo-max, Vovershoot, Vo-stable1, Vo-stable2, Vo-undershoot, Vo-min,

- 響應時間：tR1，tR2

-?參考值：t1, t2,Iomax,Io-min；或負載占空比，頻率,Iomax,Io-min；

4、測試步驟
??? 1）設定最低環境工作溫度，最小輸入電壓/頻率；對需做動態響應測試的輸出，依規格要求設定其負載電流的起、止點，負載電流的上升、下降速率(Slew Rate)及負載電流的變化周期；其他輸出負載按照Regulation Table要求設定；
??? 2）開機后按規格要求，調整負載電流的變化周期(t1,t2)，觀察輸出波形的變化；
??? 3）記錄Vo-max、Vovershoot、Vundershoot及Vo-stable1最大，Vo-min及Vo-stable2最小的測試條件, 測量輸出電壓的各對應值及輸出響應時間，并保存波形；
??? 4）在步驟3的動態電流的變化周期下，改變其他輸出負載條件，使Vo-max、Vovershoot、Vundershoot及Vo-stable1最大，Vo-min及Vo-stable2最小，測量并記錄相應數據；
??? 5）以步驟3及4找到的最差負載條件為負載，以待測電源所提供的各種開機方式開機(如AC on, PS_ON on)；
??? 6）依次改變測試條件(動態負載起始點，輸入電壓/頻率及環境溫度)，重復步驟2、3、4、5；
??? 7）同樣方法測試其他輸出動態響應。

判定條件?
????各輸出測量值符合規格要求：
????- 不能有震鈴(Ringing, 反饋回路欠阻尼)現象,
????- 待測電源不可以損壞(Damaged/Broken down),
????- 待測電源不可以工作不穩定，甚至關機(Shut down),

????- 響應時間符合要求。

* 判定圖例 1
????如下圖中的各輸出測量值符合規格要求；雖有過阻尼，但可接受；

* 判定圖例 2
????雖然如下圖中的各輸出測量值符合規格要求，但反饋回路欠阻尼(不穩定)，故不能接受。

?

正常的電源動態負載實測波形

改善動態響應的對策參考：

???- 適當改善反饋響應速率(如適當減小431上RC電路中的電容量、增加光耦電流、減小電流檢測PIN腳上RC電路中的電容值)，但需注意噪聲、重載開機問題；另外，這一方案也受制于實際設計方案的選擇：

????* PWM方式受最大占空比的限制(Flyback：約0.8，單端正激0.5，其他如Push-pull、Half-bridge，Full-bridge等為0.8，Boost為0.9等)，因此設計初期最大占空比的選擇就應當保留一定的余量；

????* PFM方式也受制于工作頻率限制，以免產生噪聲或EMI的問題；

????在容許的情況下(較低的電容電壓)，盡可能讓占空比或開關頻率在動態情形下逐步增大，以避免如電流應力加大等問題；

???- 增加輸出電容容量或并聯數量，適當降低輸出儲能電感的感量

?????* 電感中的電流不能突變，這是影響輸出動態響應的關鍵，尤其在CCM模式的時候，因此，適當降低感量可以改善動態響應，但需要考慮輕載時的反饋穩定性問題(CCM轉變成DCM會造成系統不穩定)

?????* 電容的電流可以突變，因此，可以考慮適當考慮增加電容容量或數量來改善，如果Layout空間允許的話。

????- 采用多個變換器并聯方案，但成本會較高，這在電流變化速率要求較高的場合(如CPU供電的3~6相V-core電路)；

????- 增加開關頻率，以更快的速度傳遞能量，但需考慮元器件的頻率特性、EMC及效率等問題；

???以上的方案在實際應用中，需綜合考慮。當然，也可能存在其他的解決方案，有待研究。

特殊的動態響應測試

Intel的VID電源的有一個曲線，叫做Loadline，這個設計很奇特：當處理器負載增大的時候，反而讓輸出電壓降低。

對于Loadline測試，我們既需要測試靜態，也需要測試動態。這個動態的測試，是一種特殊的動態響應測試。

Dynamic Current Loadline是測試當負載電流Icc發生快速、大幅度變化時，產生的瞬變電壓值是否超過過沖指標。

測試注意事項：

1） 需要正確設置PDT控制軟件界面上的觸發信號的Slew Rate（具體參數可查找IMVP6.5協議中對應的處理器平臺），不同的Slew Rate值對測試結果影響比較大；

2） Iccmax和Iccmin的設置請參考不同處理器平臺的要求（具體參數可查找IMVP6.5協議中對應的處理器平臺），如果查不到這個值，請咨詢FAE，Iccmax和Iccmin之間的差值直接影響到實測的Vcc的過沖情況。

【測試步驟】：

1、確認測試點：

測試分為VCC_CORE（處理器core電源）和VCC_AXG電源（顯卡電源，如果單板沒有顯卡電源的，可以忽略VCC_AXG）兩部分。

1）測試VCC_CORE時：需要測試不同負載下(可以通過VR測試工具控制界面設置Io輸出)的VCC_CORE值，用萬用表的正負極分別測試Gen3 Tool Head的J3中Pin4和Pin3，讀取VCC_CORE值。

2、在測試瞬態電壓時，需要一個觸發信號。將有源探頭的信號端固定LB_Drive1管腳上（如下圖TP30的PIN1所示），地端固定在TP30的PIN2；

1、 調節Slew Rate ：PDT控制軟件參數設置好后，點擊Enable Load 按鈕，通過調節觸發信號的電平，捕獲到穩定的觸發信號。拖動 PDT 軟件界面的 Slew Rate 滑鈕，使觸發電平的上升時間滿足測試要求。

2、 測試結果的讀取：調節好Slew Rate后，按測試工作表中的測試項，在Icc變化頻率下（PDT 軟件界面上可以設置，默認為305K），點擊 Enable Load 后，測試電壓輸出是否過沖。將測試結果（過沖電壓Vovs、過沖時間tos）填到表格中