【導讀】在我們?nèi)粘Ｋ姷碾娮赢a(chǎn)品中，DC-DC電源轉換器被廣泛的使用，但是由于電池只能提供一個穩(wěn)定的電壓，如12V或18V。因此，必須使用DC-DC電源轉換模塊來提供各種不同器件所需要的供電電壓。本文將為工程師提供最為快捷的測試和驗證手段，該方案適用于功率小于20W，最高輸出電壓不超過20V，電流不超過3A的DC/DC轉換器的快速而便捷的測試。
本方案旨在為研發(fā)和使用小功率DC/DC轉換器的工程師提供最為快捷的測試和驗證手段。適用于功率小于20W，最高輸出電壓不超過20V，電流不超過3A的DC/DC轉換器的快速而便捷的測試。
在我們的各種電子產(chǎn)品中，DC-DC電源轉換器被大量的使用。如在一臺筆記本電腦內(nèi)部，CPU需要5V、3.3V、1.8V等幾個電壓供電，顯示屏需要8V供電，風扇需要 12V 等。但電池只能提供一個穩(wěn)定的電壓，如12V或18V。因此，必須使用DC-DC電源轉換模塊來提供各種不同器件所需要的供電電壓。同樣，在手機，平板電腦，車載電子設備、軍用及航空航天的電子設置中，也大量使用DC/DC轉換器或二次電源。
簡而言之，DC-DC是轉換直流電壓的供電器件，如下圖所示的就是一款將12V電壓轉換為5V電壓的DC-DC電源轉換器。
如何評估一個 DC-DC 電源適配器的性能呢？簡單的來說，我們需要的就是 DC-DC 能輸出一個純凈的、穩(wěn)定的電壓。所以，它最基本的參數(shù)就說是輸出的精度及紋波噪聲指標。當然，DC-DC 還需要有充足的輸出功率，來驅動我們的電路，即輸出電流和功率，如 1A 電流。此外，輸出端負載經(jīng)常是變化的，這就需要輸出電壓不會隨著輸出電流或功率的變化產(chǎn)生較大的波動，這個指標我們通常稱作負載效應或負載調(diào)整率。
以上是從輸出端考慮的評估參數(shù)。在 DC-DC 的輸入端，同樣要考慮幾個關鍵的參數(shù)。如上例子中，輸出端的電壓往往不會是絕對的 12V，可能是 10V-13V 區(qū)域內(nèi)的電壓（如電池電壓會隨著電池容量的變化而變化），這時會引起輸出端電壓產(chǎn)生變化，這個參數(shù)通常稱作源效應或源調(diào)整率。另外還有很多參數(shù)衡量 DC-DC 的性能，如轉換效率、啟動特性、下電特性、輸入輸出時延、輸入端開機浪涌電流、待機空耗、瞬態(tài)響應等等指標。如果要較為全面地完成一個 DC/DC 性能的測試，通常需要多臺儀表協(xié)同完成，甚至需要開發(fā)電源測試系統(tǒng)來完成。在這個系統(tǒng)中，會包括提供直流輸入的程控直流電源、用于輸出端負載牽引的電子負載、測量多路電壓和電流的數(shù)字萬用表及分流器，測量紋波及電源瞬態(tài)特性的示波器等等。如左圖所示，就是一套典型的電源測試系統(tǒng)。
很顯然，這是一套DC-DC的全自動化測試，不僅有眾多的儀器硬件，還有一套定制的測試軟件。非常適合于大規(guī)模生產(chǎn)線的測試，或者全功能的研制。但對于DC-DC的研發(fā)工程師，或是選用DC-DC的工程師，如果希望迅速測試手中的DC-DC的性能，使用如此復雜的系統(tǒng)顯然不合適的。因為開發(fā)這套系統(tǒng)所需的時間及成本，不是一般的項目能支持的。因此，很多工程師在尋求一個更為便捷的DC-DC測試方法。
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二、集成了眾多測試能力的安捷倫N6705B直流電源分析儀
安捷倫的N6705B直流電源分析儀，集成具備多種功能，包括1-4路的輸出電源和負載、數(shù)字電壓表和電流表、大功率任意波形發(fā)生器、高速高分辨率的數(shù)字化儀、數(shù)據(jù)記錄儀，可以替代一套復雜的測試系統(tǒng)，完成DC-DC性能的測試和驗證。而且所有的功能可通過前面板實現(xiàn)，或者更為方便地使用與之配套的14585A性能分析軟件，在測試過程中無需編程，讓DC-DC的測試工作變得非常便捷。
N6705B直流電源分析儀是主機加模塊結構，有超過30種電源模塊可以選擇，涵蓋了基礎性能的電源模塊、高性能電源模塊、高精度電源模塊、以及具有電子負載功能的N678xA系列的SMU模塊電子負載。N6781xA系列SMU模塊不但具備了負載功能，而且又非常高的精度的分辨率：
●電壓輸出范圍: 0-20V
●電流輸出范圍：20V/1A ； 6V/3A；
●20V時輸出精度： 0.025% + 1.8mV;
●20V時測量精度：0.025% + 1.2mV;
●3A時電流測量精度：0.03% + 250μA
在這個實例中， 我們利用N6705B主機配上2個N6781A SMU負載模塊，就可以構建一個單路輸入和單路輸出的DC-DC轉換器的測試系統(tǒng)。測試連接框圖如右圖所示。N6705B還可以配合PC端軟件14585A 提供更簡便的操作和測試分析。
三、DC-DC測試項目及報告
在以下的測試案例中，我們選用了一個12V轉5V的車用DC-DC轉換器，利用以上的配置對它進行了全面的測試。圖中所顯示的界面就是14585A的軟件界面。
DC-DC靜態(tài)輸出性能
DC-DC開機上升時間及時延
DC-DC轉換效率
DC-DC空耗
DC-DC負載調(diào)整率及動態(tài)負載
DC-DC源調(diào)整率
DC-DC靜態(tài)輸出及紋波噪聲隨輸出電流變化性能
四、結論
N6705B直流電源分析儀配備電源模塊和 N678x SMU 系列模塊后，即構成了一套DC-DC的測試系統(tǒng)，可以精確測量 DC-DC 的眾多參數(shù)，為研發(fā)工程師提供了最為便捷的DC-DC測試和驗證方案。
但N678X SMU模塊使用在負載模式下是，其最大功率不超過20W， 無法用于更大功率的DC-DC轉換器的測試。在這種情況下，安捷倫最新的APS電源系統(tǒng)則可以更好地完成2KW以內(nèi)的DC-DC快速測試。
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