如何测量PMIC的PSRR

时间:2025-02-11
  PSRR是一个重要参数,可评估LDO在输入电源中的变化中保持一致输出电压的能力。在输入电源体验波动的情况下,实现高PSRR至关重要,从而确保输出电压的可靠性。下图1说明了测量PSRR的一般方法。
  计算PSRR值的数学表达式为:
  psrr = 20 log 10 v in /v out
  其中v in 和v输出分别是输入和输出电压的交流波纹。
  设备和设置
  为了确保对PSRR进行准确的测量,必须地设置测试环境。以下设计概述了使用列出的设备来建立可靠且可靠的测试配置。
  首先,将电源(在我们的情况下是Keithley 2460)连接到Picotest J2120A线注射器的输入。电源应配置为生成稳定的直流电压,而AC波纹组件由BODE 100网络分析仪使用J2120A线注射器输出提供,以模拟电源变化。

  请注意,J2120A线喷射器包括内部有偏见的N通道MOSFET。这意味着J2120A输入和输出之间存在电压下降。电压下降是非线性的,其依赖性如图2所示。这意味着每次调整负载电流时,还必须调整源电源,以在J2120A端子上保持恒定的直流输出电压。

  图2 J2120A的电阻和电压下降显示与输出电流相比。资料来源:Renesas
  例如,要在LDO调节器的输入处获得1.2 V,并且根据当前负载,可能需要将线注射器输入的电压从2.5 V到3.5V。因此,与外部调节器连接时不要变得不稳定。
  接下来,使用数字万用表来监视PMIC的输入和输出电压。确保使用适当的接地,并在连接中存在的干扰以保持测量完整性。
  ,来自Omicron Lab的Bode 100用于记录和分析测量结果。该数据可用于计算PSRR值,并评估PMIC保持稳定输出的能力,尽管输入供应有所不同。

  通过仔细遵循此设置,可以确保准确可靠的PSRR测量值,从而有助于发展高性能和可靠的电子系统。

  表1:这是PSRR测量中使用的仪器的概述。资料来源:Renesas

  表2请参阅LDOS的测试条件。资料来源:Renesas

  PSRR基准测量设置的设置

  图3框图显示了PSRR基准测量的关键构建块。资料来源:Renesas

  使用Bode 100进行PSRR测量。如图 4所示,应在Bode Analyzer Suite软件中选择增益/相测量类型。

  图 4开始菜单在Bode Analyzer Suite软件中显示。资料来源:Renesas

  将跟踪1格式设置为幅度(db)。

  图5这是如何设置跟踪1。来源:renesas
  要获得目标PSRR测量,请在“硬件设置”中选择以下设置:
  频率:将起始频率更改为“ 10 Hz”,然后停止频率为“ 10 MHz”。
  源模式:选择自动关闭或始终开启。在自动关闭模式下,每当使用测量时,源将自动关闭。在始终处于模式下,信号源在测量完成后仍在。这意味着扫描测量中的一个频率点定义了信号源频率和级别。
  源级别:将常数源级设置为“ -16 dB”或更高的输出级别。可以在选项中更改设备。默认情况下,Bode 100使用DBM作为输出电平单元。 1 DBM等于50Ω负载1 MW。可以选择“ VPP”以在峰值到峰值电压中显示输出电压。请注意,当将50Ω负载连接到输出时,内部源电压比显示的值高两倍,并且有效。
  衰减器:将输入衰减器设置为接收器1(频道1)和0 dB的输入衰减器,用于接收器2(通道2)。

  接收器带宽:选择用于测量的接收器带宽。较高的接收器带宽会提高测量速度。减少接收器带宽以降低噪声并捕获窄带共振。

  图6上图显示了以增益/相测量模式和测量配置的硬件设置。资料来源:Renesas

  在开始测量之前,需要校准Bode 100。这将确保测量的准确性。按下“全范围校准”按钮,如图7所示。为了达到精度,请在执行外部校准后不要更改衰减器。

  图7按“全范围校准”按钮以确保测量精度。资料来源:Renesas

  图8这是全范围校准窗口的外观。资料来源:Renesas

  如下所示,连接输出,CH1和CH2,并通过按开始按钮执行校准。

  图9中的校准设置,连接输出,CH1和CH2,然后按开始按钮。资料来源:Renesas
  图10这是执行校准窗口的样子。资料来源:Renesas
  对于所有LDO:
  输入电容器将过滤出注入LDO的一些信号,因此卸下用于测试的LDO的输入电容器或保持尽可能小。
  配置网络分析仪;使用电源为线喷射器供电,然后将网络分析仪的输出连接到线条喷油器的开放声音控制(OSC)输入。
  为正在测试的设备(DUT)供电并配置测试的LDO的输出电压。为了防止损坏PMIC,LDO的输入电压应小于或等于输入电压。强烈建议在没有电阻载荷的情况下为LDO供电,然后施加负载并调整输入电压。
  如表2中指定的LDO V外配置。
  启用测试的LDO并使用电压表检查输出电压。
  为确保启动电流极限不会阻止LDO正确启动,请在V Out电压达到其水平后将电阻载荷连接到LDO。
  将J2120A的电压调节到其目标V中。
  将网络分析仪的个通道(CH1)连接到使用短同轴电缆测试的LDO的输入。
  将网络分析仪的第二个通道(CH2)连接到使用短同轴电缆测试的LDO输出。
  监视示波器上线喷射器的输出电压。执行频率扫描,并检查是否达到了输入电压以及适当的峰值到峰值进行测试。确保AC组件为200 MVPP或更低。
  请注意,PSRR的净空与数据表中指定的辍学电压参数(VDO)不同(见图11)。在PSRR的背景下,净空是指LDO需要有效拒绝输入电压变化的输出电压的额外电压率。
  从本质上讲,它可以确保尽管输入电源波动,但LDO仍可以保持稳定的输出。另一方面,辍学电压(VDO)是LDOS数据表中定义的特定参数。
  这是输入电压(v in)与输出电压(v out)之间的差异,在静态直流条件下,LDO仍然可以正确调节输出电压。当输入电压下降到阈值以下时,LDO将无法再保持指定的输出电压,从而导致潜在的性能问题。
 示例亮点施加了波纹及其幅度,其幅度为LDO输入的DC偏移。资料来源:Renesas
  通过使用光标来设置网络分析仪以每个所需频率(1 kHz,100 kHz和1 MHz)测量PSRR。如图13所示,添加更多光标以测量峰值。
  捕获每个测量条件的图像。
  清晰准确的PSRR测量
  该方法提供了一种使用Omicron Lab Bode 100和Picotest J2120A来测量SLG5100X PMIC家族PSRR的清晰而的方法。 10 Hz至10 MHz频率范围中的准确PSRR测量对于验证LDO性能和确保强大的功率管理至关重要。
  随附的数字是设置和解释的宝贵参考,而严格遵守这些准则可以增强测量可靠性。通过遵循此框架,工程师可以实现高质量的PSRR评估,终有助于更高效,更可靠的电力管理解决方案。
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