泰克示波器進行電源紋波測試的基本流程及設置方法概述

隨著集成電路的發展進步，用電設備的電源電壓越來越低。例如目前主流微處理器的供電電壓已經低至1V左右，用于移動設備的LP-DDR系列存儲器，供電電壓最高也不超過1.8V。這些非常接近硅閾值電壓的用電設備，對電源的品質也提出了越來越高的需求。電源品質中，一個比較重要的指標是電源紋波。

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及設置方法。

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，從而使供電模式在PFM和PWM之間切換，進而對比二者的差異。測量點位方面，供電輸出處有一顆電容C2，我們可以測量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

探頭：紋波是疊加在電源直流分量上的一個交流電壓分量，因此和普通電壓信號測量比較類似，選擇一個無源電壓探頭即可。如果探頭上可以設置衰減，例如有1X和10X兩個檔位，需要設置到沒有衰減，即1X的檔位上。

探頭接地線：拔掉。沒錯，去掉探頭上所有的接地延長線，包括最常用的接地夾。探頭的接地要使用接地彈簧。接地彈簧是無源探頭的標準配件，可以用最短的路徑就近接入板上的地線。

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

使用上述配置，可以測得輸出電容兩端的交流電壓如圖3和圖4所示。為了方便對比，2張圖的垂直刻度都統一設置為了5mV/div。

我們不難發現，相比PWM模式，PFM模式下，電源的紋波是明顯大的，這和datasheet的描述是一致的。

圖3：PFM模式的紋波

圖4：PWM模式的紋波

具體紋波的數值，可以通過數格子、光標或示波器的自動測量功能獲取。

通過示波器測試電源紋波時，只有采取正確的測量方法，才能得到準確的測量數值，如果大家在使用泰克示波器進行電源紋波測試過程中有什么問題，歡迎咨詢安泰測試網nfrol.com，安泰測試有專業的技術團隊提供全面的技術支持服務。