下图显示了一个3.3V / 3A转换器负载阶跃响应较差和良好的例子。左边的例子显示调节器输出电压在负载暂态后出现严重的振铃现象,说明控制回路具有边际稳定性。在大多数情况下,这与反馈回路补偿结合输出电容值有关。
测试的实施(以客户实测场景为例)
客户这边之前的产品没有测试过这个参数,批量生产后发现后端MCU在现场大量过压损坏。后更换DCDC芯片,厂商说绝对不会有类似问题。但是客户还是不放心,希望我们可以协助测量一下。
我们采用了如下的测试方案
一个受脉冲发生器控制其通/断的MOSFET开关。MOSFET开关的切换速度可用其栅极的可选的RC网络进行调节;MOSFET漏极连接的电阻R2可根据需要的动态负载调节幅度进行选择;电阻R1用于设定负载阶跃的静态基点。负载电流的阶跃变化可通过示波器的电流探头进行测量,对转换器输出电压的测量则需要在输出电容或是负载点上进行。
使用AFG31252产生一个快速脉冲,AFG31252可以轻松产生4ns的上升或者下降边沿。
我们的测试环境搭建完毕
我们使用了这款DCDC的评估板,这是一款只到52V的耐压的BUCK的开关稳压器,评估板很贴心的使用了BNC接口,方便我们对纹波和 Load Transient进行测量。
我们看到,这颗芯片肯定做过非常特殊的处理。当负载发生大幅度快速阶跃时几乎完全没有电压过冲发生。这一定是对于电压敏感型负载特殊优化过,这对于一些需要DCDC后面直接带MCU这种对电压要求很敏感的需求来说非常重要。
我们打开波形,可以看到,得益于AFG31000系列的4ns的上升速度和TCP0030A高速电流探头的120Mhz带宽,得以观测到,这个电流快沿时间速度高达1.6A/us !
这样就够了么?可以告诉客户,放心用,不会再烧后端了。并没有!
通过手册我们得知,由于这颗芯片支持多模式开关方式切换,为了可以在各种工作电流情况下都得到最优的效率。
所以我们还需要继续测试在各种模式转换过程中,是否存在过压发生。
结论
经过对于多种工况的负载条件测试,基本都没有发现严重的过压情况发生,客户看到后对这套仪器的性能非常满意。我们通过这套组合,让客户一方面了解了这种需求的测试方式,另一方面辅助客户更快、更可靠地实现快速量产。