如何測(cè)試DC-DC的SW信號(hào)？

大家好，我是記得誠(chéng)。

對(duì)于絕大部分buck芯片而言其上下兩管都集成到芯片內(nèi)部，那么該如何觀測(cè)兩管的工作狀況呢？實(shí)際應(yīng)用中我們通過(guò)觀測(cè)上下兩管交替點(diǎn)的電壓來(lái)判斷上下MOS管的開(kāi)通與關(guān)斷情況，并將這一點(diǎn)稱(chēng)為SW，如下圖所示。

怎么測(cè)SW

以MP2332為例，作為一款完全集成的高頻、同步、整流、降壓開(kāi)關(guān)變換器，MP2332采用恒定導(dǎo)通時(shí)間 （COT） 控制實(shí)現(xiàn)了快速瞬態(tài)響應(yīng)、簡(jiǎn)單的環(huán)路設(shè)計(jì)和快速輸出調(diào)節(jié)。在寬輸入4.2V到1.8V范圍內(nèi)可以滿(mǎn)足 2A 的輸出電流，除此外MP2332還有出色的負(fù)載和線(xiàn)性調(diào)節(jié)性能及優(yōu)秀的待機(jī)功耗，其靜態(tài)電流 Iq 只有200μA。

應(yīng)用實(shí)例

在EV2332板上，只需要將示波器探頭鉤住該SW測(cè)試點(diǎn)，探頭接地端接GND測(cè)試點(diǎn)，當(dāng)正常上電后，即可在示波器上讀出SW電壓波形。線(xiàn)路連接圖如下：

SW圖像讀取信息

通過(guò)SW波形可以判斷出芯片工作狀態(tài)：輕載降頻PFM和CCM狀態(tài)。

MP2232空載啟動(dòng)時(shí)SW波形：為了在短時(shí)間內(nèi)建立輸出電壓，開(kāi)關(guān)比較密集，當(dāng)輸出電壓建立后開(kāi)關(guān)波形稀疏間隔約2ms才會(huì)有開(kāi)關(guān)動(dòng)作。輕載條件下，MOS管導(dǎo)通交疊區(qū)產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)損耗占據(jù)主導(dǎo)地位，為了提高效率，芯片將進(jìn)入輕載降頻模式PFM。當(dāng)電感電流降為零時(shí)，low-side driver進(jìn)入(Hi-Z)態(tài)。輸出電容通過(guò)電阻R1和R2緩慢放電到GND。當(dāng)VFB下降到VREF以下時(shí)，高邊MOS打開(kāi)此時(shí)才會(huì)在示波器上看到SW波形。輸出電壓會(huì)通過(guò)電感與MOS寄生電容進(jìn)行LC諧振放電。

將上述PFM的SW波形展開(kāi)即為下圖，這里可以結(jié)合CH4電感電流進(jìn)行分析。第一階段：上管導(dǎo)通，Vin給電感和負(fù)載供電，電感電流以固定斜率上升（U_L=L di/dt ）。第二階段：上管關(guān)斷，下管續(xù)流，此時(shí)電感電流以固定斜率下降。第三階段：電感儲(chǔ)能釋放完畢，續(xù)流回路斷開(kāi)，但此時(shí)上管還未打開(kāi)，電感及回路中寄生電容會(huì)形成LC阻尼震蕩，以Vout為中心進(jìn)行諧振。

MP2232 當(dāng)電感電流不再為零，芯片將進(jìn)入連續(xù)導(dǎo)通模式（CCM）。即上下管交替開(kāi)通關(guān)斷，當(dāng)高側(cè)MOSFET （HS-FET）處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，低側(cè)MOSFET（LS-FET）導(dǎo)通，兩管交替導(dǎo)通，此時(shí)SW波形為固定頻率下的PWM波形。

將CCM 的SW波形展開(kāi)即為下圖：

在此情況下SW我們可以讀出上下管分別導(dǎo)通的時(shí)間，如圖中高電平為上管開(kāi)通時(shí)間，其電壓值等于Vin，低電平為下管的開(kāi)通時(shí)間其電壓值等于0。對(duì)于一個(gè)周期而言，上管開(kāi)通時(shí)間ton與整個(gè)周期T的比值為占空比D。在CCM模式下，設(shè)輸入電壓為E，輸出電壓為U（平均值）。在整個(gè)周期內(nèi)化簡(jiǎn)后可以得到 D=U/E。

由此可知，在實(shí)際操作中，我們可以通過(guò)觀測(cè)PFM和CCM 等不同狀態(tài)下的SW波形，分析判斷buck電路工作是否正常。