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泰克示波器電源紋波測試的基本流程及設(shè)置方法概述

發(fā)布日期:2022-11-01 18:04:08         瀏覽數(shù):   

隨著集成電路的發(fā)展進(jìn)步,用電設(shè)備的電源電壓越來越低。例如目前主流微處理器的供電電壓已經(jīng)低至1V左右,用于移動設(shè)備的LP-DDR系列存儲器,供電電壓最高也不超過1.8V。這些非常接近硅閾值電壓的用電設(shè)備,對電源的品質(zhì)也提出了越來越高的需求。電源品質(zhì)中,一個比較重要的指標(biāo)是電源紋波。

電源紋波(ripple)通常認(rèn)為是在直流電源輸出中,疊加在直流分量上的并不需要的交流分量。那么如何進(jìn)行電源紋波測試呢?今天安泰測試就給大家分享一下利用泰克示波器進(jìn)行電源紋波測試的基本流程及設(shè)置方法。

一、電源紋波測試的基本流程:

這里以一個常見的Raspberry Pi Pico開發(fā)板的電源模塊為例,介紹電源紋波測量的基本流程。

Raspberry Pi Pico是一個小巧實用的MCU板子,供電由一顆來自RICHTEK的RT6150B完成,輸出電壓是3.3V,電路如圖1所示。RT6150B是一個Buck-Boost轉(zhuǎn)換器,因此輸入電壓既可以高于也可以低于3.3V。板子的供電來自USB接口的5V,實現(xiàn)的是降壓轉(zhuǎn)換。值得注意的是,RT6150B有一個Power Save Mode(PSM)。當(dāng)芯片的7腳(PS)拉低時,PSM啟用,芯片工作在PFM模式,效率較高,但是紋波也較高。當(dāng)PS拉高時,PSM禁用,芯片工作在PWM模式,輕載時效率降低,但是紋波也較低。

泰克示波器電源紋波測試的基本流程及設(shè)置方法概述(圖1)

圖1:Raspberry Pi Pico的供電電路

實際測量時,我們通過軟件控制PS拉低或拉高,從而使供電模式在PFM和PWM之間切換,進(jìn)而對比二者的差異。測量點位方面,供電輸出處有一顆電容C2,我們可以測量C2兩端的電壓來測量紋波。

二、示波器設(shè)置

本次講解以泰克示波器MSO6B為例,為大家介紹如何設(shè)置示波器:

泰克示波器電源紋波測試的基本流程及設(shè)置方法概述(圖2)

圖2:泰克示波器MSO6B

探頭:紋波是疊加在電源直流分量上的一個交流電壓分量,因此和普通電壓信號測量比較類似,選擇一個無源電壓探頭即可。如果探頭上可以設(shè)置衰減,例如有1X和10X兩個檔位,需要設(shè)置到?jīng)]有衰減,即1X的檔位上。

探頭接地線:拔掉。沒錯,去掉探頭上所有的接地延長線,包括最常用的接地夾。探頭的接地要使用接地彈簧。接地彈簧是無源探頭的標(biāo)準(zhǔn)配件,可以用最短的路徑就近接入板上的地線。

垂直通道:設(shè)置為AC耦合;帶寬限制設(shè)置為20 MHz;本著先粗后細(xì)的原則,垂直刻度可以先設(shè)大一些,例如50mV/div;檢查并確認(rèn)探頭的衰減正確設(shè)為了1X。圖2是一個示波器垂直通道的設(shè)置示例。

泰克示波器電源紋波測試的基本流程及設(shè)置方法概述(圖3)

圖3:示波器垂直通道設(shè)置

時間刻度:本著先粗后細(xì)的原則,時間刻度可以先設(shè)大一些,例如1ms/div,待后續(xù)觀察到信號后,再放大查看細(xì)節(jié)。

觸發(fā)系統(tǒng):由于使用AC耦合,觸發(fā)電平可以設(shè)為0V,使用邊沿觸發(fā)即可。

 

三、測量波形

 

使用上述配置,可以測得輸出電容兩端的交流電壓如圖3和圖4所示。為了方便對比,2張圖的垂直刻度都統(tǒng)一設(shè)置為了5mV/div。

我們不難發(fā)現(xiàn),相比PWM模式,PFM模式下,電源的紋波是明顯大的,這和datasheet的描述是一致的。

泰克示波器電源紋波測試的基本流程及設(shè)置方法概述(圖4)

圖3:PFM模式的紋波

泰克示波器電源紋波測試的基本流程及設(shè)置方法概述(圖5) 

圖4:PWM模式的紋波

具體紋波的數(shù)值,可以通過數(shù)格子、光標(biāo)或示波器的自動測量功能獲取。

通過示波器測試電源紋波時,只有采取正確的測量方法,才能得到準(zhǔn)確的測量數(shù)值,如果大家在使用泰克示波器進(jìn)行電源紋波測試過程中有什么問題,歡迎咨詢安泰測試網(wǎng)sy263.com,安泰測試有專業(yè)的技術(shù)團(tuán)隊提供全面的技術(shù)支持服務(wù)。


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