常见的芯片试验，包括电气特性、稳态和交叉条件、开关、保护、管脚波形和高低温试验。

一、效率测试

1. 比较性能，优化方案

2. 评估系统负荷，考虑散热措施

3. 分析损失，提高效率

效率测试方法

设置效率测试 ：两个电流表，两个电压表。

效率= 输出功率/输入功率

二、纹波和噪声测试

通信行业有测试噪声的规范，用来表示其中一种电源输出特性。芯片的供电环路来自稳压模块VRM开始，到PCB电源网络，芯片ball芯片包装的引脚电源网络最终到达die. 当芯片在不同的负载下工作时，VRM负载对电流快速变化的需求无法实时响应，芯片电源电压下降，产生电源噪声。开关电源模块VRM，电源本身会产生与开关频率一致的电源纹波，总是叠加在电源上输出。

如图所示，输出电压的波形包括开关的纹波、负载跳变引起的跳变和耦合噪声。

测量输出的纹波时，应将探头放置在输出电容器处，以避免噪声耦合。在没有负载跳变的情况下，可以限制带宽，获得相对干净的纹波波形。

DEMO试验波形如下图所示：

为了避免过多的噪声耦合到纹波测试中，应使用尽可能小的环，以避免过多的噪声耦合。一般示波器探头不能直接使用，需要使用专用示波器探头或同轴电缆小环；测量点应在电源输出端，如果测量点在负载上，测量误差较大。

噪声的来源

三、 启动和保护试验

四、 测试实验

1.简单/实用的测试技巧

现代电子产品的应用通常包括嵌入式操作处理和无线连接功能。这些电路通常具有高脉动和重负载性能，需要低输入电压波纹。所以要求新一代DC-DC转换器具有更快的瞬态响应，并在快速波动负载条件下保持稳定的输出电压。LDO一样，甚至更好。为了评估这些转换器输出的电压纹波，重要的是要了解更好的测量方法，以免将大量噪声耦合到测量波形中，从而影响测量结果。

1.1 测量电路最小化

在DC-DC在转换器的输出电压纹波测量中，测量环路面积在噪声收集中起着重要作用。始终考虑最小化循环区域。该方法可降低噪声对纹波测量值的影响。

1.选择合适的测量点

确保测量电路面积足够小。一般情况下，输出电容越近，连接阻抗越低越好。测量点离电容器越近，测量过程中产生的噪声越小。

1.3.设置合意的采样带宽

对于不同的应用，临界载荷对电源转换系统输出纹波噪声的敏感性可能不同.高分辨率模数转换器等噪声敏感应用(ADC)或音频应用，建议在全带宽下测量输出纹波，对噪声不敏感的应用可选择20MHz采样带宽。请注意，在全示波器采样带宽下，仍需检查底噪声，以确保输出纹波的准确测量。

2.Buck电路的测试

2.1 buck电路工作模式

1) PSM轻载高效模式（burst mode）

负载较轻时，可减少部分开关周期，减少输出能量，减少开关损耗和导通损耗。PSM该模式会有低频跳频周期纹波，增加整体输出纹波。

2)DCM

3)CCM

2.2精度测试

1)试验条件:直流输入电压30V，输出满载，空载

在条件下进行测试。

2)测试方法:示波器TIME/DIV档置10uS/div，带宽置

20MHz，读取示波器显示的输出电压峰-峰值为输出电压。

空载满载测量电压输出

2.3纹波测试

1)试验条件:直流输入电压30V，输出满载(多路输出满载)

(输入电压20可根据需要设置V，25V，30V，满载输出条件下测试)。

2)测试方法:示波器TIME/DIV档置10uS/div，带宽置

20MHz，读取示波器显示的输出电压峰值为输出纹波电压(包括毛刺)

峰-峰值为纹波 噪音)。

在不同的输入电压下，入电压下

设置示波器的方法

设置示波器垂直刻度的方法

设置示波器电源纹波试验

波形放大法

看频谱的方法

高带宽示波器和低带宽示波器测量纹波噪声的差异

中低端示波器(泰克DPO7000及以下都支持5000 ohm，也支持1M ohm。高端示波器(70000)只支持500ohm，因此，高端示波器只能有源探头。即使使用TCP-BNC，插入无源探头时，测试结果也是错误的。此外，由于高端示波器的带宽大，示波器的底部噪声大于低端示波器。建议使用带宽1来测试纹波噪声的小信号G左右示波器。

对于实验室高端示波器(DSA72504D，带宽为20G），试验时，带宽下限只能设置为8G，对于电源纹波噪声测量，带宽过大容易引起噪声，建议在1G因此，对于电源纹波噪声测量，选择1G左右带宽示波器最合适。

垂直刻度对测量结果的影响

以上还介绍了垂直刻度的影响。从下图可以看出，当垂直刻度不同时，统计值也不同。

垂直刻度为3mV时统计值

垂直刻度为10mV时的统计值

PMU侧20MHz和SINK端全频段电源波形对比

DCDC电源侧电源纹波噪声测试

对比满载和轻载波形

电源纹波噪声波形

轻载时的电源纹波噪声波形

电源纹波频谱分析

当电源纹波噪声过大时，需要找到影响电源质量的纹波噪声频段。此时，通过示波器上的频谱计算，可以得到电源纹波频率的分布，找到最大范围的频谱，修改滤波电容器的大小，最终达到提高电源纹波噪声的目的。

VBUCK1 SINK端

示波器pk-pk、max、min的区别

示波器上pk-pk、max、min统计是当前屏幕上波形的峰值、最大值和最小值。有时会出现pk-pk<(max-min)因为max或者min在同一采样周期内没有出现值。

pk-pk和max-min统计值

2.4.动态响应测试

1)定义:反映负载电流变化对输出电压的影响。

2)测试方法：

直流输入电压30V， 700%的负载电流电流Io 与30%Io，测量稳定的直流输出电压值Uo1、Uo2 ，计算100%Io与(10%-15%)Io电压调节率在条件下

动态负载机，产生周期性的电流。观察DC模块响应曲线的电压峰值

2.5效率测试

1)内容:测试不同直流输入电压，在不同负载条件下提高电源效率η

2)测试方法：

直流输入电压20V，25V，30V，输出电流为100%Io，30%Io，

空载时，测量相应稳定的直流输出电压值Uo相应的直流输入电流Iin。

输出功率除以输入功率

2.6过流保护试验(短路保护)

输出过流保护功能测试

1.试验条件:直流输入电压72V在条件下进行测试。

2、测试判断方法：外负荷使输出电流超过最大输出电流，直到输出突然关闭，输出电流值为输出过流保护。

3.电源环路试验的实际操作

3.1.稳定性测量的基本概念

3..1反馈系统的稳定性

这里可以总结，环路不稳定的两个条件：

1)G(S)H(S)的相位为180°

2)增益幅值 |G(s)H(s)|=1

当两个条件同时满足，环路不稳定。

我们可以画出系统环路增益的波特图来评估系统的稳定性，表达系统稳定性常用的增益裕度和相位裕度指标一般就是从这里得出的。相位裕度指的是在增益降为1（或者 0 dB）的时候，相位距离-180°还有多少；增益裕度则是相位到达-180°的时候，增益比 1（或者 0 dB）少了多少。

需要在相位为180°，增益小于1 或者增益为1时，相位小于180°。

                               波特图，增益裕度，相位裕度

1.2断开环路

我们只需要简单的把环路断开就可以得到环路增益。如图展示了如何在反馈系统中把环路断开，理论计算时你可以从任何地方把环路断开，不过我们通常选择在输出和反馈之间把环路断开。断开环路后，我们在断点处注入一个测试信号i，i 经过环路一周后到达输出得到信号Vo，Vo和 i 的数学关系式就是我们要求的环路增益。

1.3环路注入

现实中反馈环路往往起到了稳定电路静态工作点的作用，所以我们不能简单的把环路断开去 测环路增益。反馈环断开后，电路因为输入失调等原因，输出会直接饱和，这种情况下无法进行任何有意义的测量。

为了克服这个问题，我们必须在闭环的情况下进行测量，一种可行的手段是环路注入。下图展示了典型的环路注入方法。为了尽可能降低误差，我们对注入点的选取有特殊的要求，一 般要让从注入点一端看进去的阻抗远远大于另一端看进去的阻抗，一个比较理想的注入点是 输出和反馈网络之间，其他注入点如误差放大器和功率晶体管之间也是可行的。

为了维持闭环，我们在注入点的位置插入一个很小的电阻而不是把环路在注入点断开，注入信号将通过这个注入电阻注入到环路中去。这个注入电阻的取值要足够的小，通常要远远小于反馈网络的等效阻抗，这样才能保证注入电阻对反馈环路的影响可以忽略不计。Picotest建议当使用 J2100A 型变压器或直接使用 Siglent SAG1021I 时，使用4.99 Ω的注入电阻，当然适当大一点的注入电阻也是可以的。另外一方面，因为注入电阻和注入变压器并联，小一点的注入电阻能降低变压器工作的下限频率，这在需要测量极低频率的时候非常有用。

原则上信号的注入不能影响环路的静态工作点，为了解决现实的电路中信号源和被测件共地的问题，往往需要使用注入变压器，如图 6 所示。或者直接使用带隔离的信号源。

 

注入信号从注入电阻的一端注入到环路中，经过反馈网络、误差放大器和功率晶体管到达输出，也就是注入电阻的另一端。这样输出信号Vo 和注入信号i 的数学关系就是我们要求的环路增益。

需要注意的是我们在闭环的情况下测量开环参数，测试结果的相位会从180°开始逐步降到0°，这与理论上直接断开环路求环路增益得到的从0°开始降到-180°不同，所以这种情况下我们计算相位裕度的时候应该是参考0°而不是-180°。

2.环境搭建与测试结果

2.1测试设备

示波器: Siglent SDS1204X-E

信号源: Siglent SAG1021I

电源: ZHAOXIN RXN-305D

探头: Siglent PP215 1X

被测件: JWH6346 DEMO板（BUCK）

电子负载：Dingchen DCL6104

2.2测试接线

JWH6346 DEMO板是一款稳压电源测试板，上面的电路是用JWH6346同步降压调节器控制器和NMOS管、电感组成的开关电源电路。电路原理图如图 。

测试 JWH6346 DEMO板上的电源环路响应时，R16两端是注入点。接线的方法如图所示。信号源 SAG1021I通过 USB 接到示波器上，输出端夹子与注入电阻并联，这样信号注入到环路的同时，环路的直流工作点也不会被信号源和被测件的接地问题所影响。注入电阻两端同时也要接到示波器上，其中R16的连接VOUT的一端接在 Bode Plot Ⅱ中定义为 DUT Output，R16的另外一端定义为 DUT Input。

2.3仪器设置

这一小节主要介绍了完成本次测量所需的关键设置，关于 Bode Plot 完整的使用说明，在进入 Bode Plot 软件之前，建议先把要用到的通道设置为 20 MHz 带宽限制。本次测量的频率范围是 10 Hz 到 100 kHz，这于一个预期的穿越频率在 10 kHz 左右的电路来说足够了。在 Bode Plot 的主菜单按配置信息进入配置菜单，编辑配置信息。进行通道设置，将 DUT 输 入和 DUT 输出设置到相应的通道上，设置好 DUT 输入为 C1，DUT 输出为C2。测试与 SAG1021I 的连接是否成功。将扫描类型设置为可变幅度，设置扫描参数。将频率模式设置为对数，在配置文件编辑里面建立5 个结点，分别是 10Hz，100Hz，1KHz，10KHz，100KHz，对应的幅度分别为 1.9V，1.9V，80mV，80mV，1V，如下图所示，将点数/十倍频设置为 40。

当增益曲线或者相频曲线不光滑的时候，有可能是注入电压过大或者不足导致 C1/C2 的波形失真，或者 C1/C2 电压过小导致示波器检测不出来，此时可以退出波特图看该异常频 点的 C1 和 C2 的表现是否可以很好地在屏幕中看到清晰的迹线来判断。如果C1 和 C2 的迹 线不能很好地显示在屏幕上，可以根据自己需求来修改不同频段中，SAG1021I 的输出幅度。

 

                                          Bode Plot 设置

2.4测试结果分析

1、1A 负载：0增益，穿越频率在1.4k左右，相位裕度为99°左右，电源系统稳定。

2、5A 负载：0增益，穿越频率在12.6k左右，相位裕度为113°左右，电源系统稳定。