对于大多数降压芯片来说,上下管都集成在芯片中,那么如何观察两个管子的工作状态呢?在实际应用中,我们通过观察上下MOS管交替点的电压来判断上下MOS管的开断情况,并将该点称为SW,如下图所示
如何测量软件:
以 MP2332 为例,MP2332 是一款全集成的高频同步整流降压开关变换器,采用恒定导通时间(COT)控制,可实现快速瞬态响应、简单的环路设计和快速输出调节。 输入宽度 42V 至 1MP2332 除了在 8V 范围内具有 2A 的输出电流外,还具有出色的负载和线性调节性能以及出色的待机功耗,其静态电流 IQ 仅为 200 A。
应用实例:
在EV2332板上,只需将示波器探头挂到SW测试点,探头接地端接到GND测试点,正常上电时,示波器上即可读出SW电压波形。 线路连接图如下:
SW图像读取信息:
芯片的工作状态可以通过SW波形来判断:轻载降频PFM和CCM状态。
MP2232空载启动时的SW波形:为了在短时间内建立输出电压,开关比较密集,只有在输出电压建立后才会切换开关波形,开关波形之间的间隔约为2ms。 在轻载条件下,MOS管的导通重叠区域引起的开关损耗占主导地位,为了提高效率,芯片将进入轻载降频模式PFM。 当电感电流降至零时,低侧驱动器进入(hi-z)状态。 输出电容通过电阻R1和R2缓慢放电至GND。 当 VFB 降至 VREF 以下时,高端 MOS 导通,SW 波形仅在示波器上可见。 输出电压通过电感和MOS寄生电容通过LC谐振放电进行放电。
上述PFM的SW波形如下图所示,可以结合CH4电感电流进行分析。 阶段 1:上管导通,VIN 为电感和负载供电,电感电流以固定斜率上升 (U L=L Di DT)。 第二阶段:上管关闭,下管继续流动,此时电感电流以固定斜率下降。 第三阶段:电感储能释放,续流电路断开,但此时上管未打开,电感和环路中的寄生电容将形成LC阻尼**,以VOUT为中心进行谐振。
MP2232 当电感电流不再为零时,芯片将进入连续导通模式(CCM)。 当高侧MOSFET(HS-FET)关断时,低侧MOSFET(LS-FET)导通,两个管交替导通,SW波形为固定频率的PWM波形。
展开 CCM 的 SW 波形,可以看到下图:
在这种情况下,SW我们可以读取上下管分别开启的时间,如图所示,高电平是上管的开启时间,其电压值等于vin,低电平是下管的开启时间,其电压值等于0。 对于一个循环,顶管开启时间 ton 与整个循环 t 的比值是占空比 d。 在 CCM 模式下,将输入电压设置为 E,将输出电压设置为 U(平均值)。 在整个周期中。
这可以简化为给出 d=u e。
可以看出,在实践中,我们可以通过观察PFM、CCM等不同状态下的SW波形来分析和判断降压电路是否正常工作。