DCDC电压转换电性能测试.docx
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DCDC电压转换电性能测试
CookbookofElectricalTest-DC/DC
本指導手冊以UPI_UP1728PDDA為例﹐對DC/DC關鍵參數的測試方法做簡要說明﹔
一﹑UPI_UP1728PDDA的功能描述﹕
TheuP1728isahighefficiencysynchronous-rectifiedbuckconverterwithinternalpowerswitches.Fixed1.2MHzPWMoperationallowspossiblesmallestoutputrippleandexternalcomponentsize.Withhighconversionefficiencyandsmallpackage,theuP1728isideallysuitableforportabledevicesandUSB/PCIE-basedinterfacecards,wherePCBareaisespeciallyconcerned.
WithinternallowRDS(ON)switches,theuP1728iscapableofdelivering3.0Aoutputcurrentoverawideinputvoltagerangefrom2.6Vto5.5V.Theoutputvoltageisadjustablefrom0.6VtoVINbyavoltagedivider.
Otherfeaturesincludeinternalsoft-start,chipenable,overvoltage,under-voltage,over-temperatureandover-currentprotections.TheuP1728isavailableinaspace-savingWDFN3x3-10Lpackage.
二﹑UPI_UP1728PDDA測試參數的確定﹕
根據UPI_UP1728PDDA規格書宣告的電性參數﹐結合實驗室設備﹐可以測試的參數如下表﹕
ElectricalParameterfor
UPI_UP1728PDDA
SupplyVoltageRange
UnderVoltageLockout
QuiescentCurrent
ShutdownCurrent
ReferenceVoltage
OutputVoltageLineRegulation
OutputVoltageLoadRegulation
SwitchingFrequencyRange
ENLogicLowThreshold
ENLogicHighThreshold
UPI_UP1728PDDA電性參數﹕
Figure1.ElectricalparameterofUP1728PDDA
三﹑測試設備的選擇
Equipment
Model
Quantity
DCPowersupply
PR9323
1
ElectricalLoad
6304Mainframe
1
Multimeter
DM3559
2
Oscilloscope
DPO7254
1
四﹑測試電路
Figure2.Typicalapplicationdiagram
五﹑電性參數的測試
這種板子一般會需要供應商提供Demoboard,自己再檢查一下輸出的電感電容和電阻的規格大小及耐壓。
5.1﹐SupplyVoltageRange
5.1.1測試條件﹕VIN=VDD,Io=0mA,VIN在2.6V~5.5V間變化﹔
5.1.2按下圖把DCpower,electricalload,Multimeter連接好﹔
Figure3.Testcircuit1
5.1.3通過DCpower上的VSET按鈕設置CH1(對應IC的EN輸入PIN)的電壓為3V﹐CH2(對應IC的IN輸入PIN)的電壓為2.5V﹐按亮OUTPUT按鈕使DCpower給待測樣品供電﹐此時通過V+按鈕使CH2的電壓升高﹐當萬用表V2有數據顯示時﹐記錄萬用表V1的讀數為器件的電小輸入工作電壓﹐繼續升高CH2的電壓至5.5V﹐并觀察整個過程中器件的輸出電壓是否正常﹔
注意﹕1﹐因為規格書上宣告的最小VIN為2.6V﹐所以開始測試的電壓選擇稍小于2.6V即可﹔
2﹐該項參數考量的是器件所能正常工作的VIN范圍﹔
5.2﹐UnderVoltageLockout
5.2.1測試條件﹕VDDRising,VEN=VDDVIN在0V~2.6V間變化﹔
5.2.2按下圖把DCpower,electricalload,Multimeter連接好﹔
Figure3.Testcircuit1
5.2.3通過DCpower上的VSET按鈕設置CH1(對應IC的EN輸入PIN)的電壓為3V﹐CH2(對應IC的IN輸入PIN)的電壓為0V﹐按亮OUTPUT按鈕使DCpower給待測樣品供電﹐此時通過V+按鈕使CH2的電壓升高﹐當萬用表V2有數據顯示時﹐記錄萬用表V1的讀數為器件的開啟電壓。
注意﹕1﹐測試VDDFalling時也是一樣,先把Vin設置成2.6V,在慢慢降Vin的值,當V2沒有顯示時,記錄萬用表V1的值,該值即為IC的關斷電壓。
5.3﹐QuiescentCurrent
5.3.1測試條件﹕Mode0(及Mode接地),VFB=0.8V,IOUT=0mA
5.3.2按下圖連接好測試線路﹔
Figure4.Testcircuit3
5.3.3設置CH1﹑CH2的電壓為3.5V﹐待器件正常工作后﹐記錄電流表A的讀數為QuiescentCurrent(IQ)﹔
5.3.4將CH1的輸出電壓設為0V﹐待器件輸出關閉后﹐記錄電流表A的讀數為ShutdownCurrent(ISHDN)﹔
注意﹕1﹐IQ為器件的靜態電流﹐而ISHDN為器件的待機電流﹔
2﹐這兩個參數反應的是器件的靜態功耗﹐越小越好。
5.4﹐ReferenceVoltage
5.4.1測試條件﹕IOUT=0mA
5.4.2按下圖連接好測試線路:
Figure5Testcircuit4
5.4.3將CH1和CH2正常供電3.5V,用萬用表黑表筆接地,紅表筆接上圖的紅點,讀出來的值及為Reference的值。
注意﹕1﹐實際測量出來的值為反饋電壓,因料件工作的特性,及放大器處於深度反饋中,放大器的輸入電壓基本相等(虛短),FB的值需與Reference的值基本相等,我們用這個特性及得出Reference的值。
5.5﹐LineRegulation
5.5.1測試條件﹕VEN=3.5,Io=10mA,VIN在2.6V~5.5V范圍內變化﹔
5.5.2按Figure6連接好測試線路﹔
Figure6Testcircuit5
5.5.3設置DCpowerCH1的電壓為3.5V﹐CH2的電壓為2.6V﹐Electricalload的負載為10mA﹐待器件正常工作后﹐通過DCpower上的V+按鈕使CH2的電壓在2.6V~5.5V范圍內變化﹐并記錄V2的讀數(五組數值)﹐包含VI=2.6V/5.5V對應的Vo值﹔
注意﹕1﹐該參數是regulator的輸入電壓變化時引起的輸出電壓的變化量﹐單位一般有mV,%,%/V等等﹐計算公式為﹕mV=Vomax-Vomin,%=(Vomax-Vomin)/Votyp,
%/V=(Vomax-Vomin)/Votyp*(VINmax-VINmin)﹐該值越小﹐器件性能越好﹔
2﹐記錄的數據一般要大于3組﹐越多﹐最后的結果越能反應器件的實際性能。
5.6﹐LoadRegulation
5.6.1測試條件﹕VEN=VIN=3.5V﹐Io在0~3A范圍內變化﹔
5.6.2按Figure6連接好測試線路﹔(如上面電路)
5.6.3設置DCpowerCH1﹑CH2的輸出電壓為3.5V﹐待器件正常工作后﹐通過Electricalload上的旋鈕改變負載﹐使其在0~3A范圍內變化﹐并記錄V2的讀數(五組數據)﹐包含Io=0mA和3A時的Vo值﹔
注意﹕1﹐該參數反應的是regulator所帶負載變化時其輸出電壓的變化量﹐宣告值的單位一般有mV,%,%/mA,計算公式為﹕mV=Vomax-Vomin,%=(Vomax-Vomin)/Votyp,
%/mA=(Vomax-Vomin)/Votyp*(Iomax-Iomin)﹐該值越小﹐器件性能越好﹔
2﹐該參數和LineRegulation一樣﹐記錄的組數越多﹐所得到的結果越能反應器件的真實性能。
5.7﹐SwitchingFrequencyRange
5.7.1測試條件﹕VEN=VIN=3.5V﹐
5.7.2按下圖連接好測試線路﹔
Figure7.Testcircuit6
5.7.3設置DCpowerCH1﹑CH2的輸出電壓為3.5V﹐待器件正常工作后﹐通過Electricalload加個10mA的負載﹐讓IC正常工作﹔把示波器的電壓探頭接在Vout兩端(正表筆接在電感與IC之間的位置),再來設置示波器,按上圖的順序,第一步按下Measure,會彈出下面2、3、4步的框;第二步按下time鍵;第三部,選擇接電壓探頭的通道;最後按下Freq/Dutycycle鍵,從示波器上就可讀出波形的頻率和占空比。
注意﹕1﹐我們的PWMIC都是固定頻率的,帶負載時,不會影響到頻率,只會對占空比有影響。
5.8﹐ENInputThreshold
5.8.1測試條件﹕VIN=3.6V,Io=0mA,VEN在0.4~1.5V內變化﹔
5.8.2按下圖連接好測試線路﹔
Figure8.Testcircuit6
5.8.3設置DCpowerCH2電壓為5V﹐CH1的電壓為0.4V﹐使DCpower給待測器件供電(因為EN端電壓較低﹐器件處于待機狀態)﹐使用V+按鈕把CH1的電壓由0.4V往上調﹐當器件開始工作時﹐記錄V1的讀數為ENLogicHighThreshold﹔
5.8.4器件開始工作后﹐再通過V-按鈕調低CH1的電壓﹐當器件輸出關斷時﹐記錄此時V1讀數為ENLogicLowThreshold﹔
六﹑開關機響應及負載響應波形的抓取
6.1開關機響應波形的抓取
6.1.1測試條件﹕VIN=VEN=3.5V,Io=0mA
6.1.2按下圖連接好測試線路﹔
Figure10.Testcircuit8
6.1.3設置DCpowerCH1的電壓為3.6V﹐CH2的電壓為5V﹐示波器的模式為SINGLE﹐上升沿觸發﹐觸發電平選擇0~5V間的任意值﹐首先使CH1給器件供電﹐然后使CH2輸出電壓﹐這時候會在示波器上出現如下波形﹐即開機響應﹕
Figure11.Turnonresponse
6.1.4設置示波器的觸發模式為下降沿觸發﹐觸發電平選擇0~5V間的值﹐待器件正常工作后﹐關斷DCpowerCH2的輸出﹐此時會在示波器上出現如下波形﹐即關機響應﹕
Figure12.Turnoffresponse
注意:
開關機的響應的波形一般和輸入輸出接的電容有較大的關係,所以電容儘量用規格書推薦的。
6.2負載響應波形的抓取
6.2.1測試條件﹕VEN=3.6V,Vin=5V,Io=0~3A
6.2.2按下圖連接好測試線路﹔
Figure13.Testcircuit9
6.2.3設置DCpowerCH1為3.6V﹑CH2的電壓為5V﹐electricalload的帶載方式為DYNA﹐0~3A﹐待器件正常工作后﹐示波器上出現如下波形﹐引時通過示波器的RUN/STOP按鈕來抓取。
Figure14.Loadtransientresponse
參考文件﹕uPI_UP1728PDDA
PS﹕1﹐測試過程中要注意DCpower提供的電壓不要超過料件的最大輸入電壓﹐以免損壞器件(測試其最大耐壓時除外)﹔
2﹐靜態電流測試時﹐輸出端不要接萬用表﹐有時為了觀察輸出是否正常﹐會在此項測試時接上萬用表﹐則撤掉萬用表后再記錄輸入電流表的讀數﹔(因為器件的靜態電流一般較小﹐而萬用表在讀取輸出電壓時會產生電流﹐從而影響測試結果)
3﹐部分regulator(尤其是LDO)中宣告的輸入電流應為接地電流﹐此時電流表應該接在GND端﹐如下圖﹕
Figure15.IGNDtestcircuit
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