作者丨鼎阳科技 陈嘉明

01 引言

电子负载的CC模式下，可以调节电流的上升下降斜率，在开关电源中同样也存在电源上升下降斜率的设置项。那么，如何验证电流的上升下降斜率是否得到了调节？相关设置项的调节反映到电流上又是怎样的？

使用直流电源和电子负载组成的系统，并用示波器与电流探头对其中的电流进行测试时，调节电子负载中电流的上升下降斜率，但观测到的电流上升时间并未有明显的变化。

让我们在实际测试中验证相关情况的产生原因，以及如何才能正确观察并测量到电子负载和开关电源中设置的上升下降斜率。

02 实验验证

这里使用鼎阳科技宽范围可编程直流开关电源SPS5081X和高性能可编程电子负载SDL1030X来进行验证。

先来验证一下SPS5081X的电流上升时间，在直流电源中设定电压为9V，电流为1.5A，在电子负载中设定为CR模式，电阻值设置为5Ω，电流探头使用CP6500，档位为0.1V/A，可以观察到流经的电流大致为1.5A，环境的搭建和示波器的显示如下所示 ：

测试环境

示波器测得电流大小

首先在整个系统中由示波器通过电流探头对电流进行测量。在直流电源与电子负载的连接线上已有稳定的直流电流，此时若是用电流探头直接进行测量，无法得到电流的上升时间与速率，只能通过调节触发方式并在电流生成的那一刻进行触发，才能观测到电流的上升时间。

此时我们选择开关SPS5081X的output来捕获电流出现并跳变那一刻的波形，将SPS5081X中的Irise设置为30A/s，将Priority mode设置为由Slew value控制，在此设置下1.5A的电流理论上将耗时50ms，这里通过开启电源的output来捕获其上升时间，测得的上升时间为43ms。

电源Slew value设定30A/s下测得的上升时间

其中，若是使用Priority mode为High Speed，测得的上升时间为21ms左右，结果如下所示：

电源Priority mode为High Speed下测得的上升时间

现在把电源的Irise设置为0.1A/s再次进行测试，理论上有着15s的上升时间，测得的结果与理论值相近，如下所示：

电源Slew value设定0.1A/s下测得的上升时间

将SPS5081X和SDL1030X都设定为CC模式且电流为1.5A，其中直流电源的priority mode为High Speed，电子负载SDL1030X的电流上升斜率分别设置为0.5A/us和0.01A/us，和刚才一样，打开电源的output，示波器进行single触发来捕获电流的上升时间，进行测试后得到测试结果如图所示：

电子负载SDL1030X的电流上升斜率设置为0.5A/us

电子负载SDL1030X的电流上升斜率设置为0.01A/us

此时观察到两者的上升时间并没有太大的差别，不考虑电流瞬间的峰值，两者都是在20ms左右到达的最大电流值。

再分别计算下理论上两者上升所需要花费的时间，假设是1.5A的电流，在0.5A/us下3us便可以达到最大值；在0.01A/us下，150us可以达到最大值。但实际表现出的上升时间却是在几十毫秒级别的，如果想要验证电子负载可调节电流的上升斜率这一指标似乎无法验证出来，5A电流量程内电流可调的最大上升斜率和最小上升斜率都没有显示出区别。

为什么会出现以上情况？可以注意两者20ms左右到达的最大电流值，而在直流电源为High speed模式下，电子负载为CR模式时，此时的上升时间也大约在20ms。两者结果没有明显区别可能是因为测出来的并不是电子负载可调的电流上升斜率，而是测到了直流电源的上升时间。

根据刚才的计算，在0.01A/us的斜率下，电子负载在1.5A电流下表现出的上升时间也有150us的理论值，是远远小于直流电源上升时间20ms的，理论上有着很高的上升速率。但受制于使用的电源的上升时间，电子负载的上升速率跟随着电源的上升速率，这才看不出调节电子负载CC模式下的上升斜率造成的变化。

而在刚才的实验中，Priority mode为High speed下的直流电源上升速率已经是最快的了，为了验证电子负载的上升速率是不是跟随了直流电源的上升速率，可以将模式改为Slew value然后更改Irise的数值，观察示波器捕获到的波形上升时间。

调节电子负载CC模式下的上升斜率，同样分别使用0.5A/us和0.01A/us，直流电源的Priority mode设为Slew value，Slew value中Irise设置为30A/s，此时的测量结果如下：

电子负载上升斜率为0.5A/us，直流电源Irise为30A/s

电子负载上升斜率为0.01A/us，直流电源Irise为30A/s

同样的，两者的测量结果相差不大，测量出来的上升时间均在40ms附近，但能看出与直流电源采用High speed下相比上升时间变慢了。

此时测得的上升时间与电子负载在CR模式下，测直流电源Slew value为30A/s时的上升时间相近，这也验证了刚才的猜想，即电子负载上升斜率调节后未能体现出来是被直流电源的上升时间所限制了。

同时目前在直流电源与电子负载（以SPS5081X和SDL1030X为例）中存在如下指标：

电子负载CC模式上升斜率指标

直流电源Slew value可调指标

根据测量结果，直流电源在Priority mode为High speed下有着最快的上升时间，大约为20ms。此时如果采用电子负载最低的上升时间0.001A/us，电流大小仍保持1.5A需要1.5ms，若要突出电子负载的上升时间则需要大于20ms，需要看到电子负载0.001A/us和0.002A/us上升斜率的变化都最少需要40A的电流，此时上升时间大于直流电源的上升时间，不会再受到直流电源上升时间的限制。

此时通过开启直流电源的output，示波器进行single触发出的上升时间斜率，就是电子负载可调的上升时间斜率。

那么有没有其他可以验证电子负载上升斜率的方法呢？

如果更换我们产生电流的方法再去触发，得到的结果是否会有所改变？

先前采用的是开启直流电源的output，紧接着示波器去触发捕获波形的方法，这样生成的电流会受到直流电源本身上升时间的影响。如果我们先开启直流电源，让其电流维持恒定，然后通过开启电子负载的，电子负载根据其设置的电流上升速率，改变load值，让电流逐渐升高并维持恒定，此时的电流升高速率是由电子负载主导的。

同样的测试条件，先调节电子负载上升斜率至0.5A/us，CC模式下电流值为1.5A，直流电源电流大小维持1.5A。在电子负载上升斜率分别为0.5A/us、0.2A/us和0.1A/us下进行测试，得到的却是相似的结果，不同斜率下测试结果如图所示：

电子负载上升斜率为0.5A/us

电子负载上升斜率为0.2A/us

电子负载上升斜率为0.1A/us

将电子负载的上升斜率从0.5A/us向下调整，此时看不出电子负载对电流上升斜率的影响，可以看到电流产生瞬间是高出我们设定值1.5A的，然后缓慢回落回到1.5A附近的位置，可以观察到的上升斜率均为产生过冲信号对应的上升沿，电子负载可能并没有进行控制。

当我们继续向下调整电子负载上升斜率时，测试到的电流波形有了明显的变化。在电子负载的上升斜率为0.005A/us时，波形产生瞬间并不会超过1.5A，随后会以一个相对固定的斜率上升至1.5A，如下图所示：

电子负载上升斜率为0.005A/us

此时可以观察到，电流上升并回落至1.3A，并以相对固定的斜率上升至1.5A，我们利用光标测量这一段的斜率，计算出来的结果大致为0.004A/us，比较接近我们的设定值0.005A/us了。

继续降低我们电子负载的上升斜率，分别测试了上升斜率0.004A/us和0.003A/us时的电流上升情况，如下图所示：

电子负载上升斜率为0.004A/us

电子负载上升斜率为0.003A/us

在电子负载上升斜率为0.004A/us时计算从1.16A到1.5A的上升斜率，计算可得为0.00386A/us，距离设定值更近。在上升斜率为0.003A/us时从1A上升到1.5A的上升斜率为0.00303，此时已经能看到电子负载上升斜率改变带来的变化了，两者斜率有了明显的区别且都与设定值相近，可以确认此时测到的就是电子负载可以改变的上升斜率。

03 总结

经过实验验证产生如下结论：

搭建了开关电源与电子负载的测试系统后，要明确自己要测量的对象再进行测试。若测试的是电源中电流的上升斜率，则在电源开启时刻进行电流信号的捕获，若测试的是电子负载的电流上升斜率，则需要在有稳定输入电流的情况下，开启电子负载，并观察电流的变化过程。

同时要了解测试系统中各仪器的指标，如电源的上升时间是否会对电子负载直流上升斜率的测量造成影响，充分了解测试系统后才能更好地开展测试。

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关键词:鼎阳 电源 电子负载

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来 源：鼎阳硬件智库

编辑：清风

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