隨著科技的發展,電子產品的快速更新,對于電源管理芯片的要求也越來越高。
更小的封裝尺寸
更大的負載電流
更高的工作效率
更低的功率損耗
更低的工作溫升
芯片的工作效率就變得尤為重要了。對于DC-DC芯片來說,很大一部分的工作效率的損失來自開關管的導通損耗及開關損耗。當芯片開關上升和下降時間短,開關頻率較低時,導通損耗便占了芯片總功耗的很大部分。開關導通阻抗(Rdson)的大小決定了導通損耗的大小,所以對于AE而言,精確測量Rdson就很重要。
降壓芯片Rdson常用測量方法的介紹
利用100%占空比測量上管Rdson
將芯片FB腳對GND短路,將R1分壓電阻去掉,此時芯片會以100%占空比工作。即上管Q1會長開,下管Q2會關斷,Vout近似等于VCC。
VCC供電,在Vout與GND之間拉取電流負載IL(電流盡量避免過大,以免溫度影響上管Rdson阻值),即流過上管Q1的電流,電流方向如圖1所示。此時測量a點與b點的電壓值U并記錄(電壓測量點必須緊貼芯片引腳端,最大程度減小PCB走線阻抗)
由歐姆定律R=U/I,可以計算出Rdson阻值。可以取多組數據,取平均值以減小誤差。
注意:此方法只有在芯片上管是PMOS,可以100%占空比工作,才適用
利用示波器進行Rdson測量
簡單估算
示波器3通道探棒接芯片SW腳(探針緊貼SW引腳,接地線緊貼GND引腳減小PCB走線阻抗),示波器通道4電流探頭(型號:TeKtronixTCP202)測試電感電流。
VCC供電,讓芯片工作在PWM電流連續模式,測試通道3和通道4波形。
測試通道3
圖中藍色為SW電壓波形,紅色為電感電流波形;將黃色標示放大后繼續觀察波形
測試通道4
通過觀察可以發現:當上管導通時SW電壓是隨電感電流增大而減小的,因此我們可以用以下公式粗略估算上管Rdson:
Rdson=△Vsw/△IL
△Vsw=VA-VB △IL=ID-IC
同理,此方法亦可粗略估算下管Rdson
精確估算
示波器通道1接Vin腳(探針緊貼Vin引腳,接地線緊貼GND引腳,減小PCB走線阻抗),示波器3通道探棒接芯片SW腳(探針緊貼SW引腳,接地線緊貼GND引腳,減小PCB走線阻抗),示波器通道4電流探頭(型號:TeKtronixTCP202)測試電感電流。
VCC供電,讓芯片工作在PWM電流連續模式,測試通道3和通道4波形。
測試通道3
圖中藍色為SW電壓波形,紅色為電感電流波形;黃色為Vin電壓波形,將綠色標示放大后繼續觀察波形
測試通道4
通過觀察可以發現:
◆當在t1時刻時,PMOS兩端電壓△Vmos1=V1-V3,而此時流過上管電流為I1,那么t1時刻,上管Rdson1=△Vmos1/I1
=(V1-V3)/I1
◆當在t2時刻時,PMOS兩端電壓△Vmos2=V2-V4,而此時流過電流為I2,那么t2時刻,上管Rdson2=△Vmos2/I2
=(V2-V4)/I2
◆由分式合分比定理可以得出
Rdson=
即Rdson=
對于“利用100%占空比測量上管Rdson”的測試,其局限性在于芯片本身可以100%占空比工作;但其測試值誤差較小,相對精確(忽略芯片內部綁定線阻抗)。
對于“利用示波器進行Rdson測量”?測試的簡單估算,其測試值誤差相對較大,但可以用此方法測試下管Rdson。
對于“利用示波器進行Rdson測量”測試的精確估算,其測試值誤差較小,相對精確(忽略芯片內部綁定線阻抗);但測試過程相對繁瑣,且受限示波器精度影響。
測試Rdson時,可根據實際條件靈活測試。
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