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開關(guān)電源的測(cè)量

作者: 時(shí)間:2017-01-12 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
電子器件的電源測(cè)量通常情況是指開關(guān)電源的測(cè)量(當(dāng)然還有線性電源)。講述開關(guān)電源的資料非常多,本文討論的內(nèi)容為PWM開關(guān)電源,而且僅僅是作為測(cè)試經(jīng)驗(yàn)的總結(jié),為大家簡述容易引起系統(tǒng)失效的一些因素。因此,在閱讀本文之前,已經(jīng)假定您對(duì)于開關(guān)電源有一定的了解。
1 開關(guān)電源簡述
開關(guān)電源(Switching Mode Power Supply,常常簡化為SMPS),是一種高頻電能轉(zhuǎn)換裝置。其功能是將電壓透過不同形式的架構(gòu)轉(zhuǎn)換為用戶端所需求的電壓或電流。
開關(guān)電源的拓?fù)渲搁_關(guān)電源電路的構(gòu)成形式。一般是根據(jù)輸出地線與輸入地線有無電氣隔離,分為隔離及非隔離變換器。非隔離即輸入端與輸出端相通,沒有隔離措施,常見的DC/DC變換器大多是這種類型。所謂隔離是指輸入端與輸出端在電路上不是直接聯(lián)通的,使用隔離變壓器通過電磁變換方式進(jìn)行能量傳遞,輸入端和輸出端之間是完全電氣隔離的。
對(duì)于開關(guān)變換器來說,只有三種基本拓?fù)湫问剑矗?/div>
  • Buck(降壓)
  • Boost(升壓)
  • Buck-Boost(升降壓)
三種基本拓?fù)湫问?,是電感的連接方式?jīng)Q定。若電感放置于輸出端,則為Buck拓?fù)?;電感放置于輸入端,則是Boost拓?fù)?。?dāng)電感連接到地時(shí),就是Buck-Boost拓?fù)洹?/div>
2 容易引發(fā)系統(tǒng)失效的關(guān)鍵參數(shù)測(cè)試
以下的測(cè)試項(xiàng)目除了是指在靜態(tài)負(fù)載的情況下測(cè)試的結(jié)果,只有噪聲(noise)測(cè)試需要用到動(dòng)態(tài)負(fù)載。
2.1Phase點(diǎn)的jitter
圖一
對(duì)于典型的PWM開關(guān)電源,如果phase點(diǎn)jitter太大,通常系統(tǒng)會(huì)不穩(wěn)定(和后面提到的相位裕量相關(guān)),對(duì)于200~500K的PWM開關(guān)電源,典型的jitter值應(yīng)該在1ns以下。
2.2Phase點(diǎn)的塌陷
有時(shí)候工程師測(cè)量到下面的波形,這是典型的電感飽和的現(xiàn)象。對(duì)于經(jīng)驗(yàn)不夠豐富的工程師,往往會(huì)忽略掉。電感飽和會(huì)讓電感值急劇下降,類似于短路了,這樣會(huì)造成電流的急劇增加,MOS管往往會(huì)因?yàn)闇囟鹊募眲≡黾佣鵁龤?。這時(shí)需要更換飽和電流更大的電感。
圖二
2.3Shoot through測(cè)試
測(cè)試的目的是看上MOS管導(dǎo)通時(shí),有沒有同時(shí)把下管打開,從而導(dǎo)致電源直接導(dǎo)通到地而引起短路。如圖三所示藍(lán)色曲線(Vgs_Lmos)就是下管在上管導(dǎo)通的同時(shí),被帶了起來,如果藍(lán)色曲線的被帶起來的尖峰超過了MOS管的Vth要求,同時(shí)持續(xù)時(shí)間(Duration)也超過了datasheet要求,從而就會(huì)有同時(shí)導(dǎo)通的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)然,這是大家最常見到的情況。
圖三
下面這種情況有非常多的人會(huì)忽視,甚至是一些比較有經(jīng)驗(yàn)的電源測(cè)試工程師。下面組圖四是下管打開,上管關(guān)閉時(shí)候的波形(圖4-1是示意圖,圖4-2示實(shí)際測(cè)試圖)。雖然沒有被同時(shí)帶起的情況,但是請(qǐng)注意上下管有交叉的現(xiàn)象,而且交叉點(diǎn)的電平遠(yuǎn)高于MOS管規(guī)定的Vth值,這是個(gè)嚴(yán)重的shoot through現(xiàn)象。最直接的后果就是MOS管燒毀!
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