泰克示波器進(jìn)行電源紋波測試的基本流程和設(shè)配設(shè)置方法

　　隨著集成電路的發(fā)展，用電設(shè)備的供電電壓越來越低。比如目前主流微處理器的電源電壓低至1V左右，移動設(shè)備使用的LP-DDR系列存儲器最高電源電壓不超過1.8V，這些非常接近硅的閾值電壓的用電設(shè)備，也對電源質(zhì)量提出了越來越高的要求。電能質(zhì)量最重要的指標(biāo)之一是電源紋波。

　　電源紋波(ripple)通常認(rèn)為是在直流電源輸出中，疊加在直流分量上的并不需要的交流分量。那么如何進(jìn)行電源紋波測試呢？今天安泰測試就給大家分享一下利用泰克示波器進(jìn)行電源紋波測試的基本流程設(shè)置方法。

　　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(fā)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(zhuǎn)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(xiàn)的是降壓轉(zhuǎn)換。值得注意的是，RT6150B有一個Power Save Mode(PSM)。當(dāng)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(dāng)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，使供電模式在PFM和PWM之間切換，然后比較兩者的區(qū)別。就測量點而言，電源輸出端有一個電容C2，我們可以通過測量C2兩端的電壓來測量紋波。

　　二、示波器設(shè)置

　　本次講解以泰克示波器MSO6B為例，為大家介紹如何設(shè)置示波器:

　　圖2：泰克示波器MSO6B

　　探針：紋波是疊加在電源DC分量上的交流電壓分量，因此它類似于普通的電壓信號測量。選擇無源電壓探頭即可。如果探頭上可以設(shè)置衰減，比如1X和10X檔，就需要設(shè)置到?jīng)]有衰減的檔，也就是1X檔。

　　探頭接地線：拔下。沒錯，把探頭上所有的接地延長線都去掉，包括最常用的接地夾。用接地彈簧將探頭接地。接地彈簧是無源探頭的標(biāo)準(zhǔn)配件，可以最短路徑連接到板上的地線。

　　垂直通道：設(shè)置為AC耦合；帶寬限制設(shè)置為20 MHz；本著先粗后細(xì)的原則，垂直刻度可以先設(shè)大一些，例如50mV/div；檢查并確認(rèn)探頭的衰減正確設(shè)為了1X。圖2是一個示波器垂直通道的設(shè)置示例。

　　圖3：示波器垂直通道設(shè)置

　　時間刻度：本著先粗后細(xì)的原則，時間刻度可以先設(shè)大一些，例如1ms/div，待后續(xù)觀察到信號后，再放大查看細(xì)節(jié)。

　　觸發(fā)系統(tǒng)：由于使用AC耦合，觸發(fā)電平可以設(shè)為0V，使用邊沿觸發(fā)即可。

　　三、測量波形

　　利用上述配置，可以測量輸出電容上的交流電壓，如圖3和圖4所示。為了方便比較，兩幅圖的垂直比例都設(shè)置為5mV/div。

　　不難發(fā)現(xiàn)，與PWM模式相比，PFM模式下的電源紋波明顯更大，與數(shù)據(jù)表的描述一致。

　　圖3：PFM模式的紋波

　　圖4：PWM模式的紋波

　　紋波的具體值可以通過數(shù)字網(wǎng)格、光標(biāo)或示波器的自動測量功能得到。

　　用示波器測試電源紋波時，只有采用正確的測量方法，才能得到準(zhǔn)確的測量值。

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