Loto实践干货(1)正确而又优雅地测试电源纹波

  浏览量2024-03-26 作者: 安博体育官方网站下载

  我发现测量电源纹波的需求越来越普遍,不单单是针对电源工程师而言。纹波是电源的核心指标,电源工程师自然需要时刻关注纹波。其他领域的硬件工程师也会慢慢的多的要和电源纹波打交道。因为随着我们经验的累积,制作和接触的电路越来越复杂,我们越来越认识到一个干净的电源系统对电路的稳定工作室多重要。我自己就会多次遇到莫名其妙不合逻辑的硬件问题最终发现是电源系统不干净造成的。所以我们调试复杂一些的电路,尤其是数字和模拟混合的电路时,需要对电源纹波保持高度警惕。

  电源纹波是电源性能的最直观的表现,是电源输出电压的波动。如果是开关电源,输出纹波是有规律的摆动,摆动的频率等于开关频率。纹波的形成是因为电流流过输出电容在电容的ESR上所引起的压降,开关电源中不断地有脉动的电流流经电容,所以它的纹波的频率等于开关频率。电源系统的纹波叠加噪声会传递到芯片的电源引脚,影响芯片的性能。

  拿我刚做的一块运动控制板的电源系统测试,直观的给大家展示电源纹波的测试过程和方法,同时自己也做个笔记。如下图所示,M是我的运动控制板,P是给M供电的开关电源,S是loto的USB示波器OSC802。

  我们需要测试V和G两端的电源的纹波,以便检验该电源系统是不是达到了设计的要求。

  当然,首先我们大家都知道要使用示波器的AC耦合档位来测试纹波大小,去掉我们不关心的直流分量。第一次我为了方便使用了较长的示波器探头的接地线,如下图所示:

  电源的纹波本身可能不大,由于地线较长,图中所示的黄色线条所示的环流路径会将这个区域内的辐射干扰吸收进来,叠加在真实的纹波的基础上。在这种情况下,我的测试结果如下图:

  大概测到了80mv左右的纹波,甚至叠加了100多mv的噪声(使用的是OSC802的50mv/div档位)。由于担心这个环流路径接收噪声干扰影响,我改进了测试方法,尽量减小这个环路面积,将外界干扰减小到最低限度。查询得知,使用接地弹簧测量环路面积非常小。但是手头没有接地弹簧,临时用了一根曲别针掰直,绕制了一个简易的接地弹簧。

  测量结果果然改进很多,纹波变得很干净整齐,大概测到了20mv左右的纹波,(使用的是OSC802的20mv/div档位)如下图所示:

  看来电源系统的纹波还是比较干净的,而且稳定在20mv左右,基本满足了我们当初的设计的基本要求。同时也看到,仅仅是改变了测试的地线长短(其实改变了环路面积)测试的结果差异如此之大。为了谨慎起见,我又借来了一台台式的示波器,把两种操作又重复了一遍,虚拟示波器和台式数字示波器得到了相同的结论,分别也是80mv和20mv的纹波:

  所以能确定的是,测量电源纹波,确实是需要用AC耦合,然后用接地弹簧来连接地最好能够降低环路面积才可以,假如没有接地弹簧可完全顺手自制一个。另外,USB示波器OSC802测量电源纹波毫不逊色,20mv的纹波能轻松测出来和清晰展现。

  随着高新技术的不断研发,各种设备都已进入高端化,作为后备军,电源电路也有了较为显著的进步。具体来说,以典型的手机为例,除了原始的通话功能之外,相机、广播、电视等各种功能慢慢的变成了普遍标准的功能。这些功能的工作所需的电压各不相同,为此,电池电压一定要通过电源转换电路将其电压转换成各电路正常工作所需电压。大多采用电源转换效率较高的开关控制器(通常称作DC-DC转换器)。 另外,在移动电子设备多功能化进程中,对机器的小型、薄型化要求也逐步提升。为此就必须减少元件的使用数量,或者将元件做到更小。此对策是借由提高DC-DC 转换器的开关频率,减小必要的功率电感和电容的额定参数值,以此来适应元件的小型化。将集中控制电源的PMIC(PowerMana

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  技术基础:减少开关损耗的“软开关”技术 /

  德州仪器高级应用工程师Stone Zeng:大家好,我是来自德州仪器的Stone Zeng,今天我给大家介绍的是TI便携产品电源管理解决方案,我给大家带来一些小产品,也讲一些小技术,中间也会有一些问题提问给大家,我们有一些小礼品赠送。 今天我大致上可以分为五个方面的内容,首先是SuPA,第二是闪光灯的驱动,第三是背光和背光显示的电源,第四是低功率的DCDC用在产品上,最后是电池的充电管理。什么是SuPA呢?SuPA就是PA的供电单元,使用SuPA有啥好处?首先能延续25%的使用时间,降低30%的温升,同时能支持多膜、多屏的PA成为可能,因为这种PA的功耗比较大,所以使用我们的SuPA最根本的目的是降低PA的功耗,提高PA的转换效

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  寿命的元件是哪一个? /

  每一位电源工程师都熟知并学习过电压模式和电流模式控制这些传统的控制拓扑,但却不太了解基于迟滞的拓扑及其优势。虽然纯迟滞控制对于诸如医疗或工业自动化等特定应用可能并不实用,然而许多比较新的电源拓扑都是基于迟滞的,并且拥有旨在克服纯迟滞控制的缺陷的额外特性。此类拓扑被运用于从处理器内核供电到汽车系统等广泛领域。 几乎所有的电源均是专为提供一个稳定的输出电压或电流而设计的。提供这种输出调节功能需要一个闭环系统和即将被调节的输出电压或电流的反馈。尽管有很多种用于对可用反馈环路进行补偿的不同控制拓扑,但它们通常都可以被归为两类:脉宽调制 (PWM) 或迟滞。在这两种基本拓扑的基础上演变出了第三种拓扑,其为此二者的融合:基于迟滞的拓扑。针

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