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电源完整性测量研究对象和测量工作内容

电源完整性测量研究对象和测量工作内容

功率完整性,即功率完整性,过去属于信号完整性分析的主题,但由于PI足够复杂和关键,现在已经作为一个主题单独研究。开关电源厂家利用现代电力电子技术,控制开关管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源,开关电源一般由脉冲宽度调制控制IC和MOSFET构成。24V开关电源是高频逆变开关电源中的一个种类。什么是24V开关电源 24V开关电源就是用通过电路控制开关管进行高速的导通与截止.将交流电提供给变压器进行变压转化为高频率的交流电。12V开关电源主要检查300V上的大滤波 电容 、整流桥各 二极管 及开关管等部位,抗干扰电路出问题也会导致保险烧、发黑。需要注意的是:因开关管击穿导致保险烧一般会把电流检测 电阻 和电源控制芯片烧坏。负温度系数热敏电阻也很容易和保险一起被烧坏。 快速准确地模拟电力完整性仍然是一个难以突破的问题。

  对于经济高速发展数字控制电路和系统,PI的研究对象是学生电源进行分配企业网络PDN(Power Distribution Network)。以笔记本电脑为例,AC到DC电源适配器供给以及计算机主板的是一个约16V的直流电源,主板上的电源管理分配社会网络我们要把中国这个16V直流电源可以变成学习各种不同电压的直流电源(如:+-5V, +1.5V, +1.8V,+1.2V等等),给CPU供电,给各个方面芯片设计供电。CPU和IC用电量存在很大,而且是动态耗电的,瞬时电流数据可能影响很大,也可能出现很小,但是由于电压技术必须具有平稳(即纹波和噪声问题必须采用较小),以保持CPU和IC的正常教学工作。这都对PDN提出了一些苛刻的要求。

为了测量PDN性能,需要用示波器测试CPU和IC引脚的功率纹波和噪声。 然而,为了准确地测量PDN的性能,还需要测试PDN的输出阻抗(具有频率的阻抗)和PDN的传输阻抗(也是具有频率的阻抗),就像它描述单端口网络或双端口网络PDN一样。 由于目前的PDN大多是开关电源结构,因此也有必要对直流变换器测量PDN或键DC的环路增益。

综上所述,电力完整性是根据配电网的 pdn 来测量的。主要的测量包括四个部分:

波纹和噪音的测量;

  输出阻抗的测量;

  环路增益的测量;

  滤波处理器件(电容/磁珠等)性能进行参数的测量。

电源的纹波和噪声测量

  电源电压纹波和电源系统噪声是一个企业比较简单容易出现混淆的概念,如下图2所示,蓝色波形为电源纹波,红色波形为电源以及噪声。电源纹波的频率为开关工作频率的基波和谐波,而噪声的频率主要成分含量高于纹波,是由板上芯片技术高速I/O的开关可以切换过程中产生的瞬态电流、供电公司网络的寄生电感、电源控制平面和地平面设计之间的电磁环境辐射等诸多影响因素发展产生的。因此,在PMU侧测量提供电源管理输出为纹波,而在SINK端(耗电芯片端,如AP、EMMC、MODEM等)测量的是电源噪声。

  今天的电子控制电路(比如通过手机、服务器等领域)的切换速度、信号摆率比以前更高,同时中国芯片的封装和信号摆幅却越来越小,对噪声可以更加敏感。因此,今天的电路设计者们比以前会更关心电源噪声的影响。实时示波器是用来研究进行工作电源噪声测量的一种比较常用工具,但是我们如果企业使用管理方法就是不对可能会发展带来经济完全没有错误的测量分析结果。

由于电源噪声带宽很宽,所以很多人会选择示波器来进行电源噪声测量。 然而,实时宽带数字示波器及其探头都有其固有的噪声,这一点不容忽视。

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