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隨著集成電路的發展進步，用電設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低至1V左右，用于移動設備的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備，對電源的品質也提出了越來越高的需求。電源品質中，一個比較重要的指標是電源紋波。 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，實現的是降壓轉換。值得注意的是，RT6150B有一個Power Save Mode（PSM）。當芯片的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。 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、示波器設置 本次講解以泰克示波器MSO6B為例，為大家介紹如何設置示波器: 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。如果探頭上可以設置衰減，例如有1X和10X兩個檔位，需要設置到沒有衰減，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準配件，可以用最短的路徑就近接入板上的地線。 垂直通道：設置為AC耦合；帶寬限制設置為20 MHz；本著先粗后細的原則，垂直刻度可以先設大一些，例如50mV/div；檢查并確認探頭的衰減正確設為了1X。圖2是一個示波器垂直通道的設置示例。 圖3：示波器垂直通道設置 時間刻度：本著先粗后細的原則，時間刻度可以先設大一些，例如1ms/div，待后續觀察到信號后，再放大查看細節。 觸發系統：由于使用AC耦合，觸發電平可以設為0V，使用邊沿觸發即可。 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一設置為了5mV/div。 我們不難發現，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。 圖3：PFM模式的紋波 圖4：PWM模式的紋波 具體紋波的數值，可以通過數格子、光標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，才能得到準確的測量數值，如果大家在使用泰克示波器進行電源紋波測試過程中有什么問題，歡迎咨詢安泰測試網www.agitek.com.cn，安泰測試有專業的技術團隊提供全面的技術支持服務。 |
