工程師必學(xué)：如何使用示波器調(diào)試電源固件

首先是芯片外部硬件中所發(fā)生情況的原理圖：

您可以看到固件外部仍有可使用示波器進(jìn)行監(jiān)控的模擬信號(hào)。另外，您是否注意到方框底部輸出的信號(hào)？這些信號(hào)將進(jìn)入U(xiǎn)CD3138數(shù)字控制器并由固件處理，請(qǐng)看下圖。

方框中的每個(gè)箭頭都代表一個(gè)通過下面所述方法送出到器件引腳并由此送到示波器的內(nèi)部信號(hào)。但始于 COMP_D、E 及 F 這 3 個(gè)比較器的信號(hào)除外，它們?nèi)际谴碜兞康?ldquo;模擬”信號(hào)。

用于送出信號(hào)的兩種簡(jiǎn)單方法：

1. 對(duì)于“模擬”值來說，應(yīng)將信號(hào)發(fā)出到 PWM 引腳上，可能會(huì)采用簡(jiǎn)單的 RC 濾波器；
2. 對(duì)于內(nèi)部事件以及比較器信號(hào)等數(shù)字信號(hào)而言，應(yīng)連接 I/O 線路。

我把這種方法叫做“儀器檢測(cè)代碼”。對(duì)于需要同步考慮固件狀態(tài)和外部模擬信號(hào)狀態(tài)的電源來說，這種方法非常實(shí)用。

在開發(fā)早期 PFC 代碼時(shí)，儀器檢測(cè)代碼對(duì)于回答一些重要問題具有不可估量的作用。對(duì)于模擬值來說：

• ADC 是否真的在正確讀取 AC 線路電壓？（ADC07、ADC08）
• AC 周期內(nèi)電流環(huán)路上輸入誤差的波形是什么？(Fe0)
• 慢電壓環(huán)路的輸出是什么？是否有噪聲？(PI(Gv))
• 慢電壓環(huán)路的積分項(xiàng)在輸入與輸出瞬態(tài)過程中起什么作用？（內(nèi)部 PI(Gv)）

而對(duì)于 I/O 引腳而言：

• 在瞬變過程中慢電壓環(huán)路何時(shí)進(jìn)入非線性模式？
• 針對(duì)用于進(jìn)行瞬態(tài)處理的慢電壓環(huán)路提供的高級(jí)算法效果怎樣？
• 我們何時(shí)檢測(cè)功率損耗邏輯中的功率損耗？
• 我們何時(shí)檢測(cè) AC 半周期的結(jié)束？

這些實(shí)例來自 PFC，但許多年來我在各種場(chǎng)合都應(yīng)用過這些方法，從新器件上的芯片調(diào)試到調(diào)試排除生產(chǎn)過程中固件出現(xiàn)的新問題，都有嘗試。

TIUCD3138上的 PWM 引腳（我們稱其為 DPWM）支持 2MHz 的脈沖頻率以及 250psec 的脈寬分辨率。這可提供足夠的帶寬和分辨率來采用簡(jiǎn)單 RC 濾波器外部監(jiān)控固件內(nèi)部的大部分信號(hào)，從而可濾出脈沖。

有時(shí)候在真的需要詳細(xì)信息時(shí)，我就捕獲原始 PWM 脈沖，并對(duì)每一個(gè)進(jìn)行測(cè)量，以獲得逐個(gè)樣片信息。我之所以推薦這種方法，是因?yàn)楸阌谠诠碳刑砑邮д{(diào)與縮放功能，以便針對(duì)感興趣的信號(hào)波幅使用 PWM 范圍?？蓪⑦@看成示波器上的固件版本位置與 volts/div 開關(guān)旋鈕。

要實(shí)現(xiàn)這些技術(shù)，需要使用前瞻性電路板布局。即使您正在努力縮小電路板尺寸，也要在那些未使用 PWM 與 I/O 引腳的電路板上擠入極小的測(cè)試焊盤。如果這與之前的設(shè)計(jì)有很大的出入而且沒有任何備用引腳，您可能需要考慮使用比量產(chǎn)器件引腳數(shù)更多的器件來完成第一塊電路板設(shè)計(jì)。