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开关稳压器详解(六)-Buck降压型开关稳压器测试

合格的硬件工程师需要设计测试用例来测试整个电源系统设计是否合理。DCDC的测试项目也至关重要,本篇文章重点介绍DCDC的测试项目及一些注意事项。

测试需要仪表支持,基本如下:

  • 示波器
  • 直流稳压源
  • 电子负载仪
  • 热成像仪
  • 频域分析仪

测试DCDC基本项目如下:

1. Startup(上电曲线)

使用示波器两通道监测输入输出上电时序波形,输入电压按照需要进行设置(如果是定值直接选取定值,如果是活动电压,需要挑选不同电压测试),输出负载电流按照实际应用设置,示波器设计20MHz带宽测试。上电曲线主要测试输入输出时序曲线以及波形是否稳定。如下图参考:

开关稳压器详解(六)-Buck降压型开关稳压器测试

2. Shutdown(掉电曲线)

同上电曲线一致,测试输入输出掉电时序,观测是否有掉电时间过长等问题出现,如下图参考:

开关稳压器详解(六)-Buck降压型开关稳压器测试

3.Efficiency (效率)

效率等于输出功率/输入功率,针对不同输入不同负载电流记录数据,整理表格,如下图参考:

开关稳压器详解(六)-Buck降压型开关稳压器测试

源数据格式如下图参考:

开关稳压器详解(六)-Buck降压型开关稳压器测试

4.Load regulation (负载调整率)

负载电流变动相对于输出电压的稳定度,使用电子负载仪恒流模式从轻载到满负荷重载电流下记录输出电压的变化,如下图参考:

开关稳压器详解(六)-Buck降压型开关稳压器测试

5.Line regulation (线性调整率)

输入电压变动相对于输出电压的稳定度,输入电压变化输入,输出负载按照应用场景设置,记录输出电压的变化,如下图参考:

开关稳压器详解(六)-Buck降压型开关稳压器测试

6.Load Transient (瞬态响应)

环路设计的是否稳固,需要通过瞬态响应测试来观测,查看是否有振铃现象。调节电子负载仪使输出负载瞬态变化,记录输出电压波形变化。如下图参考:

开关稳压器详解(六)-Buck降压型开关稳压器测试

7. Frequncy Response (频域响应)

使用频域响应仪得出波特图,查看交越频率对应的相位裕量是否合理,如下图参考:

开关稳压器详解(六)-Buck降压型开关稳压器测试

8. Input / Output Ripple(输入输出纹波)

示波器设置AC模式,不同的输出负载下记录输入输出电压纹波。

9. Switching Node (开关节点)

针对同步式测试 Low-Side FET 和 High-Side FET 节点电压波形,查看是否存在振铃过充现象。

10. Thermal Image (热成像图)

使用热成像仪记录DCDC区域各个器件的温度谱变化。

关于测试方法,尤其使用示波器测试纹波电压时需要注意以下几点:

  • 测试环路一定要小,使用接地弹簧探针进行测量
开关稳压器详解(六)-Buck降压型开关稳压器测试
  • 示波器带宽设置

进行电源测试时,带宽一般设置为20MHz。下图是不同带宽测试纹波效果:

开关稳压器详解(六)-Buck降压型开关稳压器测试

参考

TI-PMP10214RevB Test Results

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