泰克示波器進行電源紋波測試的基本流程和設配設置方法

　　隨著集成電路的發展，用電設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備，也對電源質量提出了越來越高的要求。電能質量最重要的指標之一是電源紋波。

　　電源紋波(ripple)通常認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行電源紋波測試的基本流程設置方法。

　　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，實現的是降壓轉換。值得注意的是，RT6150B有一個Power Save Mode(PSM)。當芯片的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、示波器設置

　　本次講解以泰克示波器MSO6B為例，為大家介紹如何設置示波器:

　　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。如果探頭上可以設置衰減，比如1X和10X檔，就需要設置到沒有衰減的檔，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準配件，可以最短路徑連接到板上的地線。

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

　　圖3：示波器垂直通道設置

　　時間刻度：本著先粗后細的原則，時間刻度可以先設大一些，例如1ms/div，待后續觀察到信號后，再放大查看細節。

　　觸發系統：由于使用AC耦合，觸發電平可以設為0V，使用邊沿觸發即可。

　　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置為5mV/div。

　　不難發現，與PWM模式相比，PFM模式下的電源紋波明顯更大，與數據表的描述一致。

　　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字網格、光標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，才能得到準確的測量值。

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