DC-DC電源測試哪些項目
1.單調(diào)性
本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/202401/454849.htm電源啟動過程中,電源電壓應保持單調(diào)爬高。即電源電壓應該接連上升至所設置的穩(wěn)壓值,中間不該產(chǎn)生下跌。假如電源不能供給足夠的輸出功率,則會形成下跌。
另外,有的芯片對供電爬升時間有限制要求,比如美信有一款編串芯片要求3.3和1.8電源同時上電且爬坡時間小于1.5ms??梢酝ㄟ^調(diào)整軟啟動電容容值改變啟動時間。
2.降額
電源輸入范圍要滿足芯片規(guī)格,留有余量。輸出平均電流及最大電流要小于電感額定電流及飽和電流,降額使用。
3.輸出對地短路
對輸出短路,監(jiān)測輸出電壓及電流,觀察是否冒煙冒火。在短路解除后,監(jiān)測輸出電壓及電流,確認是否可以恢復正常工作狀態(tài)。
短路后:
短路解除:
4.紋波+噪聲
(1)紋波噪聲形成原因
電源的紋波是指電源輸出電壓的波動。紋波的形成是因為電流流過輸出電容在電容的ESR上所引起的壓降,開關電源中不斷地有脈動的電流流經(jīng)電容,所以它的紋波頻率等于開關頻率。
脈動的電壓波動上疊加了開關電源開關信號所引起的開關噪音。
下面一張圖可以對紋波噪聲有直觀了解。
展開后看細節(jié):
(2)如何測量紋波
A.示波器耦合方式選擇“AC”。
B.進行電源紋波和噪聲測試推薦采用衰減比為 1:1 的示波器探頭,因為 1:1 衰減比的探頭對信號沒有衰減那么在示波器里也不會再進行放大,因此不會放大示波器前端的本底噪聲。
C.測試電源紋波可以將示波器硬件帶寬限制到 20MHz。主要是為了避免數(shù)字電路的高頻噪聲影響紋波的測量,盡量保證測量的準確性。如果開關頻率較高,也可以考慮設置示波器全帶寬,同時關注底噪的影響。
D.測試點選擇輸出瓷片電容兩端,探頭與電感保持距離。探頭接地盡量短,地線最好不要超過2CM。
接地線可以自己焊接到電容,還有用接地彈簧的,用著不安全,也不順手。
(3)紋波噪聲抑制
抑制紋波:
A.選擇低ESR的電容。
B.加大電容容值。
C.優(yōu)化電源布局布線。
D.提高開關頻率。
抑制開關噪聲:
A.SW加緩沖吸收電路。
B.外置MOS柵極串小阻值電阻,使開關邊沿變緩。
C.內(nèi)置MOS可以在Cboot電容上串接小阻值電阻,使開關邊沿變緩。
5.溫升
Tj=Tc+θjc×P
Tj:芯片(結點)溫度,
Tc:封裝外殼溫度(℃),
θja:結點到環(huán)境間的熱阻(℃/W),
θjc:結點到外殼間的熱阻(℃/W),
P:功耗(W)。
Tj計算后要小于芯片規(guī)格書最大值,且留有10-15℃的裕量。
6.負載瞬態(tài)響應
使用電子負載,設定負載電流在0-80%滿載電流之間變化,并設定上升下降速率(slew rate)。
測量輸出電壓紋波及噪聲及over shoot及under shoot是否滿足芯片規(guī)格及設計要求。觀察輸出電壓在電流變化的邊沿是否有震蕩,有的話說明環(huán)路穩(wěn)定性有問題。
7.環(huán)路穩(wěn)定性
衡量開關電源穩(wěn)定性的指標是相位裕度和增益裕度。同時穿越頻率,也應作為一個參考指標。
定義:
(1) 相位裕度是指:增益降到0dB時所對應的相位。
(2) 增益裕度是指:相位為0deg時所對應的增益大小(實際是衰減)。
(3) 穿越頻率是指:增益為0dB時所對應的頻率值。
判定標準:
(1)、在室溫和標準輸入、正常負載條件下,閉環(huán)回路增益為0dB(無增益)的情況下,相位裕度是應大于45 度;如果輸入電壓、負載、溫度變化范圍非常大, 相位裕度不應小于30度。
(2)、同步檢查在相位接近于0deg時,閉環(huán)回路增益裕度應大于7dB,為了不接近不穩(wěn)定點,一般認為增益裕度12dB以上是必要的。
(3)、同時依據(jù)測試的波特圖對電源特性進行分析,穿越頻率按20dB/Dec閉合,頻帶寬度一般為開關頻率的1/20~1/6。
過高則不穩(wěn)定,過低則響應速度過慢。
測試儀器:環(huán)路響應分析儀
測試連接方法:
8.rush電流
電流rush和均值要小于電源提供能力,電感磁珠等要滿足設計需求。
9.診斷
有些對外部供電的接口需要具備診斷功能,這就要求選擇的電源芯片能夠檢測負載狀態(tài),可以分辨正常工作、輸出過流、對地對電源短路、過壓。芯片需要具備一個模擬量輸出信號給到MCU監(jiān)測。
10.SW開關噪聲
SW開關波形如下,
展開后可看到振鈴細節(jié),
加snubber緩沖吸收電路后,振鈴改善。但開關損耗增加,snubber電阻越大損耗越大。
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