用2600B系列源表SMU和MSO/DPO-5000系列示波器简化DC-DC转换器特性分析

发布时间：2017-07-27 09:27:57

DC-DC转换器是广泛应用的电子元器件。DC-DC转换器能将直流电源从一个电平转换至另一个电平，同时稳定输出电压。不论输入电压或者负载电流是否存在波动，电路输出都是恒定电压。这些电源管理器件广泛用于笔记本电脑、移动电话和测量仪器等各种电子产品。

由于开发更低功耗、更长电池寿命产品的压力不断增加，产品设计工程师必须提高电源转换效率。因此，分析DC-DC转换器电气参数需要进行大量测量。所进行的测试包括线路调整率、负载调整率、输入和输出电压准确度、静态电流、效率、导通时间、纹波和瞬态响应。一些测试的源和测量要用到直流测试仪器；另一些测试需要示波器，还有一些测试都要用到这两者。

本文说明了如何利用一台双通道2600B系列源表SMU和一台泰克的MSO/DPO-5000或DPO-7000系列示波器简化DC-DC转换器测试。专为上述示波器开发的DPOPWR应用软件支持常用电源管理器件参数的测量和分析。图1示出了DC-DC转换器测试的标准配置。

图1. 完整方案：MSO-5204示波器和2612B双通道SMU用于测试DC-DC转换器电路

DC-DC转换器

DC-DC转换器对于产生高于或低于输入电压的输出电压非常重要。降压（或buck）转换器产生的输出电压低于输入电压；升压（或boost）转换器产生的输出电压高于输入电压。在理想情况下，转换效率应当足够高以免浪费能量。图2是DC-DC转换器简图。相对于公共GND端子，VIN是器件的电压输入节点。VOUT相对于此公共端子是稳压输出。

图2. DC-DC转换器简图

使用2600B系列SMU进行DC-DC转换器参数测试

通常，DC-DC转换器的电气特性分析包括源和测量输入电压（VIN），测量输入电流（IIN），测量输出电压（VOUT）以及阱负载电流（IOUT）。用这些测量结果可以确定效率和其它参数。对于大多数设计而言效率非常重要，特别是电池供电产品，因为效率直接影响器件的运行时间。转换器的效率是输出功率除以输入功率：
　　

按照惯例，分析这些器件的直流特性需要几台数字多用表、一个电源和电子负载。然而，用一台双通道2600B系列源表SMU就能代替上述电子仪器，进而简化直流特性分析。因为SMU可以源和测量电流和电压并用做电子负载，所以非常适于测试DC-DC转换器的各种I-V参数。用一台仪器代替几台仪器简化了测试实现、软件和同步，而且占用的机架空间或工作台空间较少。