工程師分享開(kāi)關(guān)電源測試測量經(jīng)驗

　　開(kāi)關(guān)電源簡(jiǎn)述

　　開(kāi)關(guān)電源（Switching Mode Power Supply，常常簡(jiǎn)化為SMPS），是一種高頻電能轉換裝置。其功能是將電壓透過(guò)不同形式的架構轉換為用戶(hù)端所需求的電壓或電流。開(kāi)關(guān)電源的拓撲指開(kāi)關(guān)電源電路的構成形式。一般是根據輸出地線(xiàn)與輸入地線(xiàn)有無(wú)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(méi)有隔離措施，常見(jiàn)的DC/DC變換器大多是這種類(lèi)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(guò)電磁變換方式進(jìn)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(kāi)關(guān)變換器來(lái)說(shuō)，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(shí)，就是Buck-Boost拓撲。

　　容易引發(fā)系統失效的關(guān)鍵參數測試

　　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果，只有噪聲（noise）測試需要用到動(dòng)態(tài)負載。

　　Phase點(diǎn)的jitter

　　對于典型的PWM開(kāi)關(guān)電源，如果phase點(diǎn)jitter太大，通常系統會(huì )不穩定（和后面提到的相位裕量相關(guān)），對于200~500K的PWM開(kāi)關(guān)電源，典型的jitter值應該在1ns以下。

　　Phase點(diǎn)的塌陷

　　有時(shí)候工程師測量到下面的波形，這是典型的電感飽和的現象。對于經(jīng)驗不夠豐富的工程師，往往會(huì )忽略掉。電感飽和會(huì )讓電感值急劇下降，類(lèi)似于短路了，這樣會(huì )造成電流的急劇增加，MOS管往往會(huì )因為溫度的急劇增加而燒毀。這時(shí)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(shí)，有沒(méi)有同時(shí)把下管打開(kāi)，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(xiàn)（Vgs_Lmos）就是下管在上管導通的同時(shí)，被帶了起來(lái)，如果藍色曲線(xiàn)的被帶起來(lái)的尖峰超過(guò)了MOS管的Vth要求，同時(shí)持續時(shí)間（Duration）也超過(guò)了datasheet要求，從而就會(huì )有同時(shí)導通的風(fēng)險。當然，這是大家最常見(jiàn)到的情況。

　　下面這種情況有非常多的人會(huì )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(kāi)，上管關(guān)閉時(shí)候的波形（圖4-1是示意圖，圖4-2示實(shí)際測試圖）。雖然沒(méi)有被同時(shí)帶起的情況，但是請注意上下管有交叉的現象，而且交叉點(diǎn)的電平遠高于MOS管規定的Vth值，這是個(gè)嚴重的shoot through現象。最直接的后果就是MOS管燒毀！