电源完整性与瞬态响应
面向纹波、下陷与效率的电源电子验证
概览
覆盖 DC/DC 转换器、VRM 与电源级的端到端验证。测量纹波、负载阶跃下陷、控制环路稳定性与效率，确保动态负载下的稳健供电。
行业挑战
敏感电源轨纹波与开关噪声过大
快速负载阶跃下电压下陷/过冲
控制环路不稳定或相位裕度不足
轻载或重载效率下降
布局寄生导致尖峰与振铃
标准与规范
核心原理
目标阻抗（PDN）
目标阻抗用于定义瞬态负载下允许的电源轨噪声： Z_target = ΔV_allow / ΔI_step 经验上需在频域内让 PDN 阻抗低于 Z_target 以限制下陷。
输出纹波组成
纹波由电容、ESR 与 ESL 贡献： ΔV_pp ≈ ΔI_L / (8 · f_sw · C_out) + ΔI_L · ESR + L_ESL · (dI/dt) 通过减小回路面积、选择低 ESR/ESL 电容减少尖峰（一级模型）。
负载阶跃瞬态响应
控制环路反应前（前馈阶段），输出电容提供阶跃电流： ΔV_0 ≈ I_step · ESR ΔV(t) ≈ I_step · t / C_out 恢复速度由环路带宽 f_c 与相位裕度 PM 决定。
控制环路动态
闭环响应： G_cl(s) = G_ol(s) / (1 + G_ol(s)) 常见建议：f_c 约为 f_sw 的 1/10–1/5，PM > 45°。PM 过低会振铃。
效率与损耗模型
效率为输出与输入功率之比： η = P_out / P_in P_loss = P_cond + P_sw + P_core + P_gate + P_misc P_cond ≈ I_rms^2 · R_ds(on) P_sw ≈ 0.5 · V_in · I_sw · (t_r + t_f) · f_sw（近似）
测量带宽与上升时间
示波器带宽与上升时间近似关系： BW ≈ 0.35 / t_rise 纹波测量常使用 20 MHz 带宽限制与短接地探头以减少引入噪声。
典型测试任务
纹波与噪声
- 纹波（20 MHz）带宽限制与短接地下捕获 mV 级纹波
- 开关尖峰识别 ESL 引起的开通/关断尖峰
- FFT/PSD将噪声峰值与 f_sw 及谐波关联
- 探测完整性验证探测方法（地弹簧/同轴）
瞬态响应
- 负载阶跃下陷测量 I_step 期间的下陷/过冲
- 恢复时间回到标称值 ±x% 所需时间
- 振铃频率估算输出网络谐振
- 负载线符合性核对下陷斜率与规格
环路稳定性
- Bode 图测量增益/相位随频率变化
- 相位裕度在负载下验证 PM > 45°
- 交越频率确认 f_c 以满足瞬态需求
- 补偿检查验证误差放大器极点/零点配置
效率与损耗
- 效率扫描覆盖 10–100% 负载的 η 测量
- 输入/输出功率关联 Vin/Iin 与 Vout/Iout
- 温升温度与负载的损耗验证
- 损耗分配估算导通与开关损耗
我们的服务
环路补偿评审
稳定性评估与补偿建议
治具与探测搭建
低电感测量搭建确保纹波准确
自动化与报告
效率扫描脚本与自动判定报告
现场调试支持
快速排查下陷、振荡与 EMI 问题
