纹波测试方法的改进+噪声的观察与测量.pdfVIP

电源纹波测试方法的改进 设计实现： 1、最近本人参与一片DC/DC 芯片的研制，该项目中将输入为 5V 的PVDD 电压经过同步 整流BUCK 拓扑的转换为1.8V电源的作用，实现方案因为工作内容无法明示，但是基 本拓扑如下所示（应用网络图片，实际芯片为PN管各一）： 该方案为电流模控制的同步降压电路，即采用输出电压和电感电流两路反馈信号控制的 方法，可以实现对输出电压变化较快的响应，同时也简化了频率补偿的方案。通过对PMOS 开关管和NMOS 整流周期性的打开和关断，减小能量损失，提高转换效率。 开关通断的频率是固定的（本设计将采用1.2MHz），PMOS 开关管在每个周期开始时打 开，其关断时间由输出电压和输入电压决定的比例决定，稳态时（负载较重时）， Vout D= D Vin D 功率管的驱动信号的占空比DD： Vin−Vout ∆i = ⋅DT L s 电感电流的纹波： L (Ts为振荡周期) ∆i ⋅T ∆V= L s 8C 电容的纹波电压： f 在输入电源快速上电时，DC/DC 在启动时在功率管内会产生较大的电流以及产生输出 电压的过冲，为了避免这种情况，提高芯片的可靠性，增加软启动电路，使DC/DC启动时， 输出电压能够平稳建立。 该方案的好处在于用 MOS 取代基本BUCK 的整流二极管，提高低压大电流时候的效 率。但是驱动比较复杂，空载损耗比较大。多路并联将比较困难。 Ling.Ju 样片实验： 实验中DC/DC功能基本正确，但有以下几个问题存在： � 测试1.8V输出纹波较大（稍后将作解释） � OSC 环振时钟可能停止震荡（由于地上干扰或大电流产生的磁场变化影响引起） � 地上干扰较为严重，影响其他（ADC/DAC/PLL 模数混合电路）模块的正常使用 1 TAN 1 TAN 11、当使用TTAANN作为输出级电容，分别测试不同负载下时有以下波形： 20mA负载（运行在DCM 非连续工作模式下） 50mA 负载（运行在CCM 连续工作模式下） 纹波约200mV，过冲约600mV 纹波约200mV，过冲约600mV 从CCM 模式下进行评估，因纹波斜率比较陡，在开关瞬间，有直上笔直下降的趋势， 可以推断，该纹波可能由于电容ESR 较大引起。 2 2 22、当使用陶瓷电容作为输出级电容，分别测试不同负载下时有以下波形： 10mA负载（运行在DCM 非连续工作模式下） 50mA 负载（运行在CCM 连续工作模式下） 纹波约50mV，过冲约300mV 纹波约50mV，过冲约300mV 从CCM 模式下进行评估，纹波数值上有所减小，在开关瞬间直上直下的趋势由于振铃 （噪声的干扰），不明显。 Ling.Ju 以上两种测量方法皆是使用示波器探头做直接测试，等效图如下： 这种方法上存在因示波器探头地线较长，与被测部分形成一个空间耦合的区域，将这一 部分的电磁信号能量叠加到待测信号中，而在开关管的瞬间，这一部分能量被释放，导致振 铃的形成。 而TI 等大厂给出的测试条件中，要求尽可能避免此地线夹头形成回路。 等效的方法如图所示：