DCDC開關電源基礎知識之測量(一)
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本文測量的對象是基于TI的TPS63050芯片的DC-DC模塊,該模塊能實現(xiàn)輸入電壓為2.5V至5.5V,輸出電壓為3.3V,最大輸出電流可達500mA。
1.電源效率
電源效率=輸出功率/輸入功率*100%
1.1 測試手法
1.用萬用表測量靠近芯片VIN引腳處的電壓得到輸入電壓;用萬用表測量靠近芯片VOUT引腳處的電壓得到輸出電壓。
2.當負載電流需要0.1mA和0.5mA,電子負載不能滿足要求時。此時可以在輸出端接入一個電阻,并用數(shù)字萬用表測量負載電流,調(diào)節(jié)電阻值以滿足0.1mA和0.5mA負載電流。
1.2?測試結(jié)果
分別測出PWM和PFM模式下的輸入和輸出的電流、電壓數(shù)據(jù),并轉(zhuǎn)換成效率與輸出電流的對應數(shù)據(jù),最后繪制成曲線,如下圖所示:

對比上圖可以發(fā)現(xiàn)在輕載的情況下,使用PFM調(diào)制的效率比使用PWM調(diào)制的效率高。
2.?功耗分析
DC-DC的功耗來源主要可以分為三種:導通損耗、開關損耗和靜態(tài)損耗。
2.1 導通損耗
導通損耗主要為功率通路上的寄生電阻、等效電阻等流過大電流時產(chǎn)生的功率損耗。系統(tǒng)中的阻性元件主要包括開關管的導通電阻、電感和電容的寄生等效電阻以及導線的電阻,可以簡單表示為:

其中,ion表示流過阻性元件的均方根電流,R表示通路阻抗。
2.2 開關損耗
開關損耗主要是由于驅(qū)動開關管打開時,要對柵極寄生電容充電而造成的損耗,可以表示為:

2.3 靜態(tài)損耗
靜態(tài)損耗是指由靜態(tài)電流IS造成的功耗。主要是由各模擬電路子模塊產(chǎn)生,比如帶隙基準模塊、振蕩器模塊等。靜態(tài)損耗可以表示為:

3.?靜態(tài)電流
靜態(tài)電流是指模塊輸出電流為0時的輸入電流。在輸入電壓為2.5V的情況下,測得靜態(tài)電流如下圖所示:
