电源纹波是电源品质的重要指标之一,除了工程师外,普通用户也会关心纹波的大小。通常在实验室中示波器被用来测量电源纹波,但是具体操作流程存在随意性大,可复现性低等问题。泰克针对工程师在电源纹波测试中存在的种种问题,特别开设推出【电源纹波测试,从入门到精通】,通过八节视频课程,逐渐深入探讨工作中遇到的细节困扰。

 

 

随着集成电路的发展进步,用电设备的电源电压越来越低。例如目前主流微处理器的供电电压已经低至1V左右,用于移动设备的LP-DDR系列存储器,供电电压最高也不超过1.8V。这些非常接近硅阈值电压的用电设备,对电源的品质也提出了越来越高的需求。


除了电源工程师会关注电源品质外,普通用户在经受低质量电源困扰之后,也会通过不同手段来关注、改善电源的质量。例如在高保真(Hi-Fi)音响爱好者圈子里,就流传着 “火电力度大,水电解析力高,雅鲁藏布江的水电效果好” 等段子。更不乏为了改善电源质量,花重金购买一根昂贵的电源线材。Hi-Fi爱好者的部分观点和行为虽然缺乏足够的科学依据,但也从一个侧面可以反映出电源对用电设备的影响是举足轻重的。


课程中以一个常见的Raspberry Pi Pico开发板的电源模块为例,介绍电源纹波测量的基本流程。Raspberry Pi Pico是一个小巧实用的MCU板子,供电由一颗来自RICHTEK的RT6150B完成,输出电压是3.3V。RT6150B是一个Buck-Boost转换器,因此输入电压既可以高于也可以低于3.3V。板子的供电来自USB接口的5V,实现的是降压转换。值得注意的是,RT6150B有一个Power Save Mode(PSM)。当芯片的7脚(PS)拉低时,PSM启用,芯片工作在PFM模式,效率较高,但是纹波也较高。当PS拉高时,PSM禁用,芯片工作在PWM模式,轻载时效率降低,但是纹波也较低。


实际测量时,我们通过软件控制PS拉低或拉高,从而使供电模式在PFM和PWM之间切换,进而对比二者的差异。测量点位方面,供电输出处有一颗电容C2,我们可以测量C2两端的电压来测量纹波。