工程師分享開關電源測試測量經(jīng)驗
來源：互聯(lián)網(wǎng) 作者：秩名2015年05月18日 11:25
0
分享
微信
QQ空間
新浪微博
騰訊微博
人人網(wǎng)
訂閱
[導讀] 本文討論的內(nèi)容為PWM開關電源，而且僅僅是作為測試經(jīng)驗的總結(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)假定您對于開關電源有一定的了解。
關鍵詞：電源管理開關電源測試測量
電子器件的電源測量通常情況是指開關電源的測量（當然還有線性電源）。講述開關電源的資料非常多，本文討論的內(nèi)容為PWM開關電源，而且僅僅是作為測試經(jīng)驗的總結(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)假定您對于開關電源有一定的了解。
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(zhuǎn)換裝置。其功能是將電壓透過不同形式的架構轉(zhuǎn)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(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： Buck（降壓）、Boost（升壓）、 Buck-Boost（升降壓）三種基本拓撲形式，是電感的連接方式?jīng)Q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。
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(jié)果，只有噪聲（noise）測試需要用到動態(tài)負載。
Phase點的jitter
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。
Phase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(jīng)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。
Shoot 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。
下面這種情況有非常多的人會忽視，甚至是一些比較有經(jīng)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！
相位裕量和帶寬 （phase margin and bandwidth）
相位裕量和帶寬是很多公司都沒有測試的項目（尤其是規(guī)模較小的公司受限于儀器），但是這卻是個非常重要的測試項目。電源系統(tǒng)是否穩(wěn)定，是否能長時間（3年或以上）有效工作，相位裕量和帶寬可以在很大程度上說起了決定性的作用。很多公司完全依賴于電源芯片廠家給的參考設計方案里的推薦值，但是跟你的設計往往有不小的差異，這樣會有很大的潛在風險。
如果系統(tǒng)是一個不穩(wěn)定的系統(tǒng)，反映在一些電源測試項目里面，會看到以下幾個主要問題。
● 電源的Noise測試通過，但是電源依然不穩(wěn)定。表現(xiàn)為功能測試fail。常常有工程師在debug時說我的電源noise已經(jīng)很小了，加了很多電容了，為啥還是跑不動呢？其實是他的閉環(huán)系統(tǒng)本來就不穩(wěn)定。
● Phase點jitter過大。這是比較典型的不穩(wěn)定現(xiàn)象。
● 瞬態(tài)響應（Transient response）太大。最笨的辦法就是加很多電容，去滿足瞬態(tài)響應的要求。對于低成本產(chǎn)品，這可是要錢的啊。
12下一頁全文
本文導航
分享到：
微信
QQ空間
新浪微博
騰訊微博
0
收藏(0)
打印
免費訂閱 ElecFans 信息速遞，掌握即時科技產(chǎn)業(yè)動態(tài)與最新技術方案
