根據行業(yè)不同,特別針對電源的測試也會有所不同,沒有統(tǒng)一的標準。我們按照比較通用的測試方法介紹給大家。
1.1DC/DC電源測試技巧
現代電子產品應用通常包含嵌入式運算處理和無線連接功能,這些電路經常具有高的脈動和重型負載性能,同時需要低的輸入電壓波紋。因此要求新一代DC-DC轉換器具有更快的瞬態(tài)響應,并在快速波動負載條件下保持穩(wěn)定的輸出電壓,輸出電壓的紋波應該和LDO一樣,甚至更好。為了評估這些轉換器輸出的電壓紋波,重要的是要了解更好的測量方法,以至于不把大量的噪聲耦合到測量波形中從而影響測量結果。
(1)最小化測量回路
在DC-DC轉換器的輸出電壓紋波測量中,測量環(huán)路面積在對噪聲采集中起著重要的作用。要始終考慮最小化循環(huán)區(qū)域。該方法可以減小噪聲對紋波測量值的影響。
(2)選擇合適的測量點
確保測量的回路區(qū)域足夠小。一般情況下,選擇離輸出電容越近的測量點,而且連接阻抗越低越好。測量點離電容器越近,在測量過程中產生的噪聲越小。
(3)設置合意的采樣帶寬
對于不同的應用,臨界載荷對電源轉換系統(tǒng)輸出紋波噪聲的敏感程度可能會有所不同.對于噪聲敏感的應用,如高分辨率模數轉換器(ADC)或音頻應用,建議在全帶寬下測量輸出紋波,而對于噪聲不敏感的應用,可以選擇20MHz的采樣帶寬。請注意,在全示波器采樣帶寬下,底噪仍需檢查,以保證輸出紋波的測量準確。
1.2電源測試主要項目
電源測試通常包含以下幾個項目,這些項目旨在驗證電源設備的性能、可靠性和合規(guī)性:
(1)輸出電壓穩(wěn)定性測試:測試電源輸出電壓在各種負載條件下的穩(wěn)定性,確保在不同負載下電源能夠提供穩(wěn)定的電壓。
(2)輸出電流能力測試:確定電源能夠提供足夠的電流以滿足所需的負載要求,以確保電源不會在高負載下失效。
(3)效率測試:評估電源的能源轉換效率,通常以百分比表示,以確定電源在將輸入電能轉換為輸出電能時的效率。
(4)波形和噪聲測試:檢測電源輸出波形的紋波和噪聲水平,以確保它們在規(guī)定的標準內,以防止對其他電子設備產生不利影響。
(5)過壓保護和欠壓保護測試:驗證電源是否能夠在輸出電壓超出或低于規(guī)定范圍時,及時切斷電源以保護負載設備。
(6)溫度和熱穩(wěn)定性測試:測試電源在不同溫度條件下的性能,以確保它能夠在廣泛的溫度范圍內工作正常。
(7)短路保護測試:驗證電源是否具備短路保護功能,以防止在短路情況下損壞電源或負載設備。
(8)EMC(電磁兼容性)測試:檢測電源是否滿足電磁兼容性要求,以確保它不會產生干擾或受到外部干擾。
(9)安全測試:包括對電源的安全性能進行測試,例如絕緣測試、接地測試、耐壓測試等,以確保電源不會對用戶或環(huán)境構成危險。
(10)波動和閃爍測試:評估電源輸出電壓的瞬時波動和頻率閃爍,以確保其在供電負載敏感性應用中表現良好。
這些測試項目可能因應用和電源類型而有所變化,但它們通常構成了電源測試的基本要素,以確保電源設備的性能和安全性能。不同的標準和規(guī)范可能要求不同的測試項目。
1.3效率測試
電源效率測試是評估電源設備在將輸入電能轉換為輸出電能時的效率的關鍵測試之一。以下是一般情況下進行電源效率測試的步驟:
(1)準備測試設備和環(huán)境
準備一臺標準的直流電源(如恒流電源)以提供電源設備的輸入電能。需要一臺電子負載來模擬負載條件,通常這個負載應能夠調整電流和電壓。設置一個恒定的輸入電壓(通常使用標準的輸入電壓值,如110V或220V)。評估系統(tǒng)負荷,需要考慮散熱措施。
(2)連接電源設備
連接電源設備的輸入端到直流電源,并確保正確地設置輸入電壓。連接電源設備的輸出端到電子負載。
(3)測試電源設備
逐漸增加電子負載的負載,以模擬電源在不同負載下的工作情況。在每個負載點上,測量輸入電流和輸出電流。同時測量輸入電壓和輸出電壓。記錄每個負載點的電流和電壓值,在電路中設置:兩個電流表,兩個電壓表。如圖15.1中所示,A表示電流表,V1、V2表示電壓表。電壓表并聯在輸入電壓和輸出電壓,電流表串聯在輸入電流和輸出電流的通路上。
圖 1.1 電源效率測試電路示意圖
(4)計算效率
使用以下公式來計算電源的效率:電源效率(Efficiency)= (輸出功率 / 輸入功率) x 100% 其中,輸出功率 = 輸出電壓 x 輸出電流,輸入功率 = 輸入電壓 x 輸入電流。
(5)繪制效率曲線
使用測得的效率值和不同負載點的數據來繪制效率曲線。這可以幫助您可視化電源在不同負載條件下的效率表現。
(6)分析測試結果
分析效率曲線以確定電源在不同負載條件下的性能。通常,電源的效率在滿負載時最高,但也可以評估它在部分負載下的效率。通過分析損耗,找到關鍵損耗點,更換性能指標更好的MOSFET和電感等功率器件,或者調整影響發(fā)熱效率的電路參數,來提高效率。
(7)比較和符合標準
比較測試結果與適用的標準或規(guī)范要求,確保電源設備的效率滿足規(guī)定的性能標準。
1.4紋波和噪聲測試
芯片的供電環(huán)路從穩(wěn)壓模塊VRM開始,到PCB的電源網絡,芯片的ball引腳,芯片封裝的電源網絡,最后到達die. 當芯片工作在不同負載時,VRM無法實時響應負載對電流快速變化的需求,在芯片電源電壓上產生跌落,從而產生了電源噪聲。對于電源會產生和開關頻率一致的電源紋波,始終疊加在電源上輸出。
圖 1.2 電源效率測試電路示意圖
如圖所示輸出電壓的波形,包含開關的紋波,負載跳變的引起的跳變,還有耦合進來的噪聲。
測量輸出的紋波時,應將探頭放置于輸出電容處,避免噪聲的耦合。在沒有負載跳變時,可以限制帶寬,得到比較干凈的紋波波形。
DEMO測試波形如下圖:
為避免過多的噪聲耦合到紋波測試,應用盡可能小的環(huán)路,避免耦合的噪聲過大。一般的示波器探頭不能直接使用,需用專用示波器探頭或者使用同軸電纜小環(huán);并且測量點應在電源輸出端上,若測量點在負載上則會造成極大的測量誤差。
噪聲的來源
1.5 開機和保護測試
開機測試
Test Conditions:Vin=5V,Vo=1.8V,Io=3A
輸入開機
EN開機Test Conditions:Vin=5V,Vo=1.8V,Io=3A
保護測試
短路恢復
短路穩(wěn)態(tài)
動態(tài)響應測試:
F. Transient Response @ Vo=5V
Test Conditions:Vin=12V,Io=0~6A@2.5A/μs
1.6電源輸出的Overshoot和Undershoot測試
測試目的驗證待測電源在開/關機時,輸出電壓及信號是否符合規(guī)格要求(考察反饋設計是否欠阻尼或過阻尼):是否有電壓過沖, 是否有電壓回落, 是否有震蕩、震鈴。
測試條件及示意圖
輸入:規(guī)格中定義的最小及最大輸入交/直流電壓,最小及最大交流頻率
輸出:規(guī)格中定義的最小及最大輸出負載
溫度:最低工作溫度,常溫及最高工作溫度
測試步驟 :
1)依規(guī)格要求設定最低環(huán)境工作溫度,最小輸入電壓/頻率及最大負載;
2)以待測電源提供的各種開/關機方式開/關機(如AC on/off, Remote on/off), 觀察各路輸出及信號線狀況并記錄測試波形(如下圖所示):
電壓進入上升通道之前以及電壓下降到10%之后,是否有Glitch(脈沖尖刺)
電壓上升沿和下降沿有無負斜率出現
有無Overshoot、Undershoot,若有,則以實際輸出穩(wěn)態(tài)值為基準,測量Vovershoot、Vundershoot及恢復時間Tr(Tr:從第一個過沖最大值開始到輸出進入穩(wěn)態(tài)值所需時間),
進入穩(wěn)態(tài)后是否有電壓跌落(Dip、Sag)和過沖(Surge);
3)依次改變測試條件(輸出負載,輸入電壓/頻率及環(huán)境溫度),重復步驟2。
判定條件:
(1)待測電源正常開/關機且不會損壞;
(2)各路輸出及信號線上不可有Glitch出現;
(3)各路輸出的Overshoot、Undershoot以及調整時間Tr1(包括震蕩/震鈴)符合規(guī)格設計要求;
(4)各路輸出及信號線上Dip/Sag/Surge仍然符合設計規(guī)范(如穩(wěn)壓要求及邏輯信號高低電平規(guī)范)。
改善方向參考:
(1)對Glitch,需要檢查電源內部控制芯片的啟動時序;有時,這一問題也可能是芯片設計不良造成;
(2)對負斜率的出現:
① 檢查電源內部不同電流回路的啟動時序(如風扇啟動),
② 觀察PWM脈沖變化狀況,以確定是否需要調整反饋電路;
(3)對Overshoot及Undershoot,調整反饋電路的阻尼系數。
測試結果的讀取:調節(jié)好Slew Rate后,按測試工作表中的測試項, Enable Load 后,測試電壓輸出是否過沖。將測試結果(過沖電壓Vovershoot、過沖時間tos)填到表格中。
此處可以看到,我們關注Overshoot時,需要關注電壓和時間。相當于,需要關注超過額定電壓的持續(xù)時間,造成的能量累計的結果。
Vcc電壓瞬間反應實測波形:
如何利用輸出電感和輸出電容,調整Overshoot和Undershoot
輸出電感
等效電阻:影響效率
電感值:影響紋波電流及電源動態(tài)調整的性能
1)輸出電感的選擇是紋波電流(output current ripple)和效率的折中考慮。電感的感值可以用如下公式計算:
Fsw為開關頻率。△Iout為輸出紋波電流。
2)由上面公式可知,電感的感值越大,輸出紋波電流就越小。但帶來問題是動態(tài)響應(response time)變慢。如果電感感值較小,如果想輸出電壓的紋波也小,就需要提高開關頻率,這樣MOS管上的開關損耗就增加,電路效率下降。
3)比較合理的選擇是設置ripple current △Iout=0.3Iout。如果需要較好的動態(tài)響應,例如X86處理器的Core電源等。L值可往偏小選取,一般在150nH-250nH之間。如果對動態(tài)響應無特殊要求,L值可往大選取,一般可選600nH以上,以得到較小的紋波電流。
輸出電容是為了控制輸出電壓的紋波和提供負載瞬時電流的。
靜態(tài)情況下,主要考慮電壓紋波△V。影響比較大的是輸出電容的ESR,ESR的最大值跟輸出電壓紋波和紋波電流有關系。
當電感選定以后,△Iout可以計算??芍绻枰^小的電壓紋波,輸出電容的ESR也要比較小。
輸出電容應該由大容量的鋁固體電容或鉭電容和小容量的陶瓷電容搭配使用。
電容的容量要考慮能提供短暫的續(xù)流能力,保證在負載動態(tài)變化較大時能正常工作。
選用0.47μH電感時,電感紋波電流為2.6A,若為1μH, 紋波電流則為1.2A,輸出電壓紋波會降低。
另一方面,動態(tài)性能會降低, 負載動態(tài)跳變時(這里應用滿載跳空載,同樣的輸出電壓過沖Vover),使用更大電感需要更多的輸出電容來抑制過沖。
如Vover=30mV, Itran(max)=6A, Vout=1V。
則L=0.47μH時,需要的電容量為:Cout(min)=564μF。
若L=1μH時,需要的電容量為:Cout(min)=1200μF。(實際DSP的負載跳變沒有這么大,選用2個470μF)。
1.7 電源動態(tài)響應測試
1)測試目的
動態(tài)響應一般是指控制系統(tǒng)在典型輸入信號的作用下,其輸出量從初始狀態(tài)到最終狀態(tài)的響應。對某一環(huán)節(jié)(系統(tǒng))加入單位階躍輸入x(t)時,其響應y(t)開始逐漸上升,直到穩(wěn)定在某一定值上為止。響應y(t)在達到一定值之前的變化狀態(tài)稱為過渡狀態(tài)(動態(tài))。此稱為動態(tài)響應。
驗證待測電源在輸出負載動態(tài)變化時,輸出電壓及信號是否符合規(guī)格要求: - 電壓波動范圍, - 瞬態(tài)響應能力。
2、測試條件及示意圖
- 輸入:規(guī)格中定義的最小及最大輸入交/直流電壓,最小及最大交流頻率 - 輸出:規(guī)格中定義的動態(tài)負載電流條件及規(guī)格所允許的最小電容負載 - 溫度:最低工作溫度,常溫及最高工作溫度
- 示波器采樣方式:一般設為Sample或Hi-res模式
依規(guī)格要求設定負載電流的起、止點,負載電流的上升、下降速率(Slew Rate)及負載電流的變化周期;一般負載電流的上升和下降速度設置為2.5A/μs,變化周期一般為20ms。
開機后按規(guī)格要求,調整負載電流的變化周期(通過改變t1,t2)。
電源測試系列之輸出動態(tài)響應(Output Dynamic Response Test)
如下圖中的各項數據:
電壓值:Vo-max, Vovershoot, Vo-stable1, Vo-stable2, Vo-undershoot, Vo-min,
響應時間:tR1,tR2
參考值:t1, t2,Iomax,Io-min;或負載占空比,頻率,Iomax,Io-min;
- 依規(guī)格要求設定負載電流的起、止點,負載電流的上升、下降速率(Slew Rate)及負載電流的變化周期;
- 開機后按規(guī)格要求,調整負載電流的變化周期(通過改變t1,t2)。
3、測量波形數據
- 電壓值:Vo-max, Vovershoot, Vo-stable1, Vo-stable2, Vo-undershoot, Vo-min,
- 響應時間:tR1,tR2
- 參考值:t1, t2,Iomax,Io-min;或負載占空比,頻率,Iomax,Io-min;
4、測試步驟
1)設定最低環(huán)境工作溫度,最小輸入電壓/頻率;對需做動態(tài)響應測試的輸出,依規(guī)格要求設定其負載電流的起、止點,負載電流的上升、下降速率(Slew Rate)及負載電流的變化周期;其他輸出負載按照Regulation Table要求設定;
2)開機后按規(guī)格要求,調整負載電流的變化周期(t1,t2),觀察輸出波形的變化;
3)記錄Vo-max、Vovershoot、Vundershoot及Vo-stable1最大,Vo-min及Vo-stable2最小的測試條件, 測量輸出電壓的各對應值及輸出響應時間,并保存波形;
4)在步驟3的動態(tài)電流的變化周期下,改變其他輸出負載條件,使Vo-max、Vovershoot、Vundershoot及Vo-stable1最大,Vo-min及Vo-stable2最小,測量并記錄相應數據;
5)以步驟3及4找到的最差負載條件為負載,以待測電源所提供的各種開機方式開機(如AC on, PS_ON on);
6)依次改變測試條件(動態(tài)負載起始點,輸入電壓/頻率及環(huán)境溫度),重復步驟2)、3)、4)、5);
7)同樣方法測試其他輸出動態(tài)響應。
判定條件 各輸出測量值符合規(guī)格要求: - 不能有震鈴(Ringing, 反饋回路欠阻尼)現象, - 待測電源不可以損壞(Damaged/Broken down), - 待測電源不可以工作不穩(wěn)定,甚至關機(Shut down),
響應時間符合要求。
* 判定圖例 1 如下圖中的各輸出測量值符合規(guī)格要求;雖有過阻尼,但可接受;
* 判定圖例 2 雖然如下圖中的各輸出測量值符合規(guī)格要求,但反饋回路欠阻尼(不穩(wěn)定),故不能接受。
正常的電源動態(tài)負載實測波形
改善動態(tài)響應的對策參考:
- 適當改善反饋響應速率(如適當減小431上RC電路中的電容量、增加光耦電流、減小電流檢測PIN腳上RC電路中的電容值),但需注意噪聲、重載開機問題;另外,這一方案也受制于實際設計方案的選擇:
* PWM方式受最大占空比的限制(Flyback:約0.8,單端正激0.5,其他如Pμsh-pull、Half-bridge,Full-bridge等為0.8,Boost為0.9等),因此設計初期最大占空比的選擇就應當保留一定的余量;
* PFM方式也受制于工作頻率限制,以免產生噪聲或EMI的問題;
在容許的情況下(較低的電容電壓),盡可能讓占空比或開關頻率在動態(tài)情形下逐步增大,以避免如電流應力加大等問題;
- 增加輸出電容容量或并聯數量,適當降低輸出儲能電感的感量
* 電感中的電流不能突變,這是影響輸出動態(tài)響應的關鍵,尤其在CCM模式的時候,因此,適當降低感量可以改善動態(tài)響應,但需要考慮輕載時的反饋穩(wěn)定性問題(CCM轉變成DCM會造成系統(tǒng)不穩(wěn)定)
* 電容的電流可以突變,因此,可以考慮適當考慮增加電容容量或數量來改善,如果Layout空間允許的話。
- 采用多個變換器并聯方案,但成本會較高,這在電流變化速率要求較高的場合(如CPU供電的3~6相V-core電路);
- 增加開關頻率,以更快的速度傳遞能量,但需考慮元器件的頻率特性、EMC及效率等問題;
以上的方案在實際應用中,需綜合考慮。當然,也可能存在其他的解決方案,有待研究。
特殊的動態(tài)響應測試
Intel的VID電源的有一個曲線,叫做Loadline,這個設計很奇特:當處理器負載增大的時候,反而讓輸出電壓降低。
對于Loadline測試,我們既需要測試靜態(tài),也需要測試動態(tài)。這個動態(tài)的測試,是一種特殊的動態(tài)響應測試。
Dynamic Current Loadline是測試當負載電流Icc發(fā)生快速、大幅度變化時,產生的瞬變電壓值是否超過過沖指標。
測試注意事項:
1) 需要正確設置PDT控制軟件界面上的觸發(fā)信號的Slew Rate(具體參數可查找IMVP6.5協議中對應的處理器平臺),不同的Slew Rate值對測試結果影響比較大;
2) Iccmax和Iccmin的設置請參考不同處理器平臺的要求(具體參數可查找IMVP6.5協議中對應的處理器平臺),如果查不到這個值,請咨詢FAE,Iccmax和Iccmin之間的差值直接影響到實測的Vcc的過沖情況。
【測試步驟】:
1、確認測試點:
測試分為VCC_CORE(處理器core電源)和VCC_AXG電源(顯卡電源,如果單板沒有顯卡電源的,可以忽略VCC_AXG)兩部分。
1)測試VCC_CORE時:需要測試不同負載下(可以通過VR測試工具控制界面設置Io輸出)的VCC_CORE值,用萬用表的正負極分別測試Gen3 Tool Head的J3中Pin4和Pin3,讀取VCC_CORE值。
2、在測試瞬態(tài)電壓時,需要一個觸發(fā)信號。將有源探頭的信號端固定LB_Drive1管腳上(如下圖TP30的PIN1所示),地端固定在TP30的PIN2;
1、 調節(jié)Slew Rate :PDT控制軟件參數設置好后,點擊Enable Load 按鈕,通過調節(jié)觸發(fā)信號的電平,捕獲到穩(wěn)定的觸發(fā)信號。拖動 PDT 軟件界面的 Slew Rate 滑鈕,使觸發(fā)電平的上升時間滿足測試要求。
2、 測試結果的讀取:調節(jié)好Slew Rate后,按測試工作表中的測試項,在Icc變化頻率下(PDT 軟件界面上可以設置,默認為305K),點擊 Enable Load 后,測試電壓輸出是否過沖。將測試結果(過沖電壓Vovs、過沖時間tos)填到表格中
1.1電源環(huán)路穩(wěn)定性測試
穩(wěn)定性測量的基本概念
反饋系統(tǒng)的穩(wěn)定性
在實際的系統(tǒng)中,因為前向增益
和反饋系數
都是復數,所以閉環(huán)傳遞函數
和環(huán)路增益
也是復數,也就是既有模值也有相角。
當環(huán)路增益|
|為 1 ,且相角為-180°的時候,閉環(huán)傳遞函數的分母為0,其結果變?yōu)闊o窮大。這意味著一個系統(tǒng)在沒有輸入的情況下會維持一個輸出,系統(tǒng)是一個振蕩器,這與穩(wěn)定系統(tǒng)有界的輸入產生有界的響應相矛盾,也就是說此時系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。
這里可以總結,環(huán)路不穩(wěn)定的兩個條件:
1)G(S)H(S)的相位為180°
2)增益幅值 |G(s)H(s)|=1
當兩個條件同時滿足,環(huán)路不穩(wěn)定。
我們可以畫出系統(tǒng)環(huán)路增益的波特圖來評估系統(tǒng)的穩(wěn)定性,表達系統(tǒng)穩(wěn)定性常用的增益裕度和相位裕度指標一般就是從這里得出的。相位裕度指的是在增益降為 1(或者 0 dB)的時候,相位距離-180°還有多少;增益裕度則是相位到達-180°的時候,增益比 1(或者 0 dB)少了多少。
需要在相位為180°,增益小于1 或者增益為1時,相位小于180°。
波特圖,增益裕度,相位裕度
斷開環(huán)路
我們只需要簡單的把環(huán)路斷開就可以得到環(huán)路增益。如圖展示了如何在反饋系統(tǒng)中把環(huán)路斷開,理論計算時你可以從任何地方把環(huán)路斷開,不過我們通常選擇在輸出和反饋之間把環(huán)路斷開。斷開環(huán)路后,我們在斷點處注入一個測試信號 i,i 經過環(huán)路一周后到達輸出得到信號 Vo,Vo和 i 的數學關系式就是我們要求的環(huán)路增益。
環(huán)路注入
現實中反饋環(huán)路往往起到了穩(wěn)定電路靜態(tài)工作點的作用,所以我們不能簡單的把環(huán)路斷開去 測環(huán)路增益。反饋環(huán)斷開后,電路因為輸入失調等原因,輸出會直接飽和,這種情況下無法進行任何有意義的測量。
為了克服這個問題,我們必須在閉環(huán)的情況下進行測量,一種可行的手段是環(huán)路注入。下圖展示了典型的環(huán)路注入方法。為了盡可能降低誤差,我們對注入點的選取有特殊的要求,一般要讓從注入點一端看進去的阻抗遠遠大于另一端看進去的阻抗,一個比較理想的注入點是 輸出和反饋網絡之間,其他注入點如誤差放大器和功率晶體管之間也是可行的。
為了維持閉環(huán),我們在注入點的位置插入一個很小的電阻而不是把環(huán)路在注入點斷開,注入信號將通過這個注入電阻注入到環(huán)路中去。這個注入電阻的取值要足夠的小,通常要遠遠小于反饋網絡的等效阻抗,這樣才能保證注入電阻對反饋環(huán)路的影響可以忽略不計。Picotest建議當使用 J2100A 型變壓器或直接使用 Siglent SAG1021I 時,使用 4.99 Ω的注入電阻,當然適當大一點的注入電阻也是可以的。另外一方面,因為注入電阻和注入變壓器并聯,小一點的注入電阻能降低變壓器工作的下限頻率,這在需要測量極低頻率的時候非常有用。
原則上信號的注入不能影響環(huán)路的靜態(tài)工作點,為了解決現實的電路中信號源和被測件共地的問題,往往需要使用注入變壓器,如圖 6 所示?;蛘咧苯邮褂脦Ц綦x的信號源。
注入信號從注入電阻的一端注入到環(huán)路中,經過反饋網絡、誤差放大器和功率晶體管到達輸出,也就是注入電阻的另一端。這樣輸出信號 Vo 和注入信號 i 的數學關系就是我們要求的環(huán)路增益。
需要注意的是我們在閉環(huán)的情況下測量開環(huán)參數,測試結果的相位會從180°開始逐步將到0°,這與理論上直接斷開環(huán)路求環(huán)路增益得到的從 0°開始降到-180°不同,所以這種情況下我們計算相位裕度的時候應該是參考 0°而不是-180°。
環(huán)境搭建與測試結果
測試設備
示波器: Siglent SDS1204X-E
信號源: Siglent SAG1021I
電源: ZHAOXIN RXN-305D
探頭: Siglent PP215 1X
被測件: JWH6346 DEMO板(BUCK)
電子負載:Dingchen DCL6104
測試接線
JWH6346 DEMO板是一款穩(wěn)壓電源測試板,上面的電路是用JWH6346同步降壓調節(jié)器控制器和NMOS管、電感組成的開關電源電路。電路原理圖如圖 。
測試 JWH6346 DEMO板上的電源環(huán)路響應時,R16兩端是注入點。接線的方法如圖所示。信號源 SAG1021I 通過 μsB 接到示波器上,輸出端夾子與注入電阻并聯,這樣信號注入到環(huán)路的同時,環(huán)路的直流工作點也不會被信號源和被測件的接地問題所影響。注入電阻兩端同時也要接到示波器上,其中R16的連接VOUT的一端接在 Bode Plot Ⅱ中定義為 DUT Output,R16的另外一端定義為 DUT Input。
儀器設置
這一小節(jié)主要介紹了完成本次測量所需的關鍵設置,關于 Bode Plot 完整的使用說明,在進入 Bode Plot 軟件之前,建議先把要用到的通道設置為 20 MHz 帶寬限制。本次測量的頻率范圍是 10 Hz 到 100 kHz,這于一個預期的穿越頻率在 10 kHz 左右的電路來說足夠了。在 Bode Plot 的主菜單按配置信息進入配置菜單,編輯配置信息。進行通道設置,將 DUT 輸 入和 DUT 輸出設置到相應的通道上,設置好 DUT 輸入為 C1,DUT 輸出為 C2。測試與 SAG1021I 的連接是否成功。將掃描類型設置為可變幅度,設置掃描參數。將頻率模式設置為對數,在配置文件編輯里面建立 5 個結點,分別是 10Hz,100Hz,1KHz,10KHz,100KHz,對應的幅度分別為 1.9V,1.9V,80mV,80mV,1V,如下圖所示,將點數/十倍頻設置為 40。
當增益曲線或者相頻曲線不光滑的時候,有可能是注入電壓過大或者不足導致 C1/C2 的波形失真,或者 C1/C2 電壓過小導致示波器檢測不出來,此時可以退出波特圖看該異常頻 點的 C1 和 C2 的表現是否可以很好地在屏幕中看到清晰的跡線來判斷。如果 C1 和 C2 的跡 線不能很好地顯示在屏幕上,可以根據自己需求來修改不同頻段中,SAG1021I 的輸出幅度。
Bode Plot 設置
測試結果分析
1、1A 負載:0增益,穿越頻率在1.4k左右,相位裕度為99°左右,電源系統(tǒng)穩(wěn)定。
2、5A 負載:0增益,穿越頻率在12.6k左右,相位裕度為113°左右,電源系統(tǒng)穩(wěn)定。

