開關電源的測量

1 開關電源簡述

開關電源（Switching Mode Power Supply，常常簡化為SMPS），是一種高頻電能轉換裝置。其功能是將電壓透過不同形式的架構轉換為用戶端所需求的電壓或電流。

開關電源的拓撲指開關電源電路的構成形式。一般是根據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行能量傳遞，輸入端和輸出端之間是完全電氣隔離的。

對于開關變換器來說，只有三種基本拓撲形式，即：

三種基本拓撲形式，是電感的連接方式決定。若電感放置于輸出端，則為Buck拓撲；電感放置于輸入端，則是Boost拓撲。當電感連接到地時，就是Buck-Boost拓撲。

2 容易引發(fā)系統(tǒng)失效的關鍵參數(shù)測試

以下的測試項目除了是指在靜態(tài)負載的情況下測試的結果，只有噪聲(noise)測試需要用到動態(tài)負載。

2.1Phase點的jitter

圖一

對于典型的PWM開關電源，如果phase點jitter太大，通常系統(tǒng)會不穩(wěn)定（和后面提到的相位裕量相關），對于200~500K的PWM開關電源，典型的jitter值應該在1ns以下。

2.2Phase點的塌陷

有時候工程師測量到下面的波形，這是典型的電感飽和的現(xiàn)象。對于經驗不夠豐富的工程師，往往會忽略掉。電感飽和會讓電感值急劇下降，類似于短路了，這樣會造成電流的急劇增加，MOS管往往會因為溫度的急劇增加而燒毀。這時需要更換飽和電流更大的電感。

圖二

2.3Shoot through測試

測試的目的是看上MOS管導通時，有沒有同時把下管打開，從而導致電源直接導通到地而引起短路。如圖三所示藍色曲線（Vgs_Lmos）就是下管在上管導通的同時，被帶了起來，如果藍色曲線的被帶起來的尖峰超過了MOS管的Vth要求，同時持續(xù)時間（Duration）也超過了datasheet要求，從而就會有同時導通的風險。當然，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忽視，甚至是一些比較有經驗的電源測試工程師。下面組圖四是下管打開，上管關閉時候的波形（圖4-1是示意圖，圖4-2示實際測試圖）。雖然沒有被同時帶起的情況，但是請注意上下管有交叉的現(xiàn)象，而且交叉點的電平遠高于MOS管規(guī)定的Vth值，這是個嚴重的shoot through現(xiàn)象。最直接的后果就是MOS管燒毀！