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  • 開關(guān)電源buck電路SW點(diǎn)測量實(shí)例介紹
    • 發(fā)布時(shí)間:2024-08-14 19:12:39
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    開關(guān)電源buck電路SW點(diǎn)測量實(shí)例介紹
    對于絕大部分buck芯片而言其上下兩管都集成到芯片內(nèi)部,那么該如何觀測兩管的工作狀況呢?實(shí)際應(yīng)用中我們通過觀測上下兩管交替點(diǎn)的電壓來判斷上下MOS管的開通與關(guān)斷情況,并將這一點(diǎn)稱為SW,如下圖所示,
    開關(guān)電源buck電路SW點(diǎn)測量
    怎么測SW :
    以MP2332為例,作為一款完全集成的高頻、同步、整流、降壓開關(guān)變換器,MP2332采用恒定導(dǎo)通時(shí)間 (COT) 控制實(shí)現(xiàn)了快速瞬態(tài)響應(yīng)、簡單的環(huán)路設(shè)計(jì)和快速輸出調(diào)節(jié)。在寬輸入4.2V到1.8V范圍內(nèi)可以滿足 2A 的輸出電流,除此外MP2332還有出色的負(fù)載和線性調(diào)節(jié)性能及優(yōu)秀的待機(jī)功耗,其靜態(tài)電流 Iq 只有200μA。
    應(yīng)用實(shí)例:
    開關(guān)電源buck電路SW點(diǎn)測量
    在EV2332板上,只需要將示波器探頭鉤住該SW測試點(diǎn),探頭接地端接GND測試點(diǎn),當(dāng)正常上電后,即可在示波器上讀出SW電壓波形。線路連接圖如下:
    開關(guān)電源buck電路SW點(diǎn)測量
    SW 圖像讀取信息:
    通過SW波形可以判斷出芯片工作狀態(tài):輕載降頻PFM和CCM狀態(tài)。
    MP2232空載啟動(dòng)時(shí)SW波形:為了在短時(shí)間內(nèi)建立輸出電壓,開關(guān)比較密集,當(dāng)輸出電壓建立后開關(guān)波形稀疏間隔約2ms才會(huì)有開關(guān)動(dòng)作。輕載條件下,MOS管導(dǎo)通交疊區(qū)產(chǎn)生的開關(guān)損耗占據(jù)主導(dǎo)地位,為了提高效率,芯片將進(jìn)入輕載降頻模式PFM。當(dāng)電感電流降為零時(shí),low-side driver進(jìn)入(Hi-Z)態(tài)。輸出電容通過電阻R1和R2緩慢放電到GND。當(dāng)VFB下降到VREF以下時(shí),高邊MOS打開此時(shí)才會(huì)在示波器上看到SW波形。輸出電壓會(huì)通過電感與MOS寄生電容進(jìn)行LC諧振放電。
    開關(guān)電源buck電路SW點(diǎn)測量
    將上述PFM的SW波形展開即為下圖,這里可以結(jié)合CH4電感電流進(jìn)行分析。第一階段:上管導(dǎo)通,Vin給電感和負(fù)載供電,電感電流以固定斜率上升(U_L=L di/dt )。第二階段:上管關(guān)斷,下管續(xù)流,此時(shí)電感電流以固定斜率下降。第三階段:電感儲(chǔ)能釋放完畢,續(xù)流回路斷開,但此時(shí)上管還未打開,電感及回路中寄生電容會(huì)形成LC阻尼震蕩,以Vout為中心進(jìn)行諧振。
    開關(guān)電源buck電路SW點(diǎn)測量
    MP2232 當(dāng)電感電流不再為零,芯片將進(jìn)入連續(xù)導(dǎo)通模式(CCM)。即上下管交替開通關(guān)斷,當(dāng)高側(cè)MOSFET (HS-FET)處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí),低側(cè)MOSFET(LS-FET)導(dǎo)通,兩管交替導(dǎo)通,此時(shí)SW波形為固定頻率下的PWM波形。
    開關(guān)電源buck電路SW點(diǎn)測量
    將CCM 的SW波形展開即為下圖:
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    在此情況下SW我們可以讀出上下管分別導(dǎo)通的時(shí)間,如圖中高電平為上管開通時(shí)間,其電壓值等于Vin,低電平為下管的開通時(shí)間其電壓值等于0。對于一個(gè)周期而言,上管開通時(shí)間ton與整個(gè)周期T的比值為占空比D。在CCM模式下,設(shè)輸入電壓為E,輸出電壓為U(平均值)。在整個(gè)周期內(nèi)
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    化簡后可以得到 D=U/E。
    由此可知,在實(shí)際操作中,我們可以通過觀測PFM和CCM 等不同狀態(tài)下的SW波形,分析判斷buck電路工作是否正常。
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