使用4通道示波器检验嵌入式系统中的电源线定时可能会非常耗时,但这是大多数工程师必须要做的事。在我们与示波器用户沟通时,评估开机顺序和关机顺序是工程师想要4条以上通道的最常见的原因之一。
芯片制造商可能会规定特定电源必须以单顺序方式启动,以避免多个上电复位。这可能极具挑战性,因为涌入电流可能会对负载点稳压器提出很高的瞬态要求。在这种情况下,电源线启动形状与定时顺序一样重要。
一旦把各种芯片供电要求、整体供电、基准供电及其他IC多个负载点稳压器组合在一起,您会很快遇到七八根电源线。使用4通道示波器检验嵌入式系统中的电源线定时可能会非常耗时,但这是大多数工程师必须要做的事。在我们与示波器用户沟通时,评估开机顺序和关机顺序是工程师想要4条以上通道的最常见的原因之一。在本文中,我们将简要介绍使用4通道示波器评估开机顺序和关机顺序,并演示使用8通道示波器的部分实例。
传统 4通道示波器方法其中一种方法是采用分模块方式分析电源系统,即使用多次采集,逐个模块检查定时。为比较不同模块,可以使用其中一条上电轨迹或Power Good/Fail信号作为触发,可以进行多次捕获,确定相对于基准信号的启动时间和关机时间。由于是在多个功率周期中进行采集,因此很难表征电源相对定时偏差。但是,通过使用示波器上的无限余辉功能,可以确定多个功率周期上每个电源在不同周期中的变化范围。
另一种常见方法是“级联”多台示波器,通常方式是在其中一个电源或在共同的Power Good/Fail信号上触发示波器。
这两种方法都耗时长,要求特别注意同步:
• 处理同步和时间不确定度要谨慎
• 可以汇集数据,开发系统定时图,但耗时很长
• 复杂度会随着观测的功率轨道数量提高
• 设置必须完美统一
• 必须使用一条测量通道来提供同步
使用MSO扩展通道数量混合信号示波器可以为电源排序提供更多的通道。为此,MSO在数字输入上必须有适当的电压范围,并可独立调节阈值。例如,带有MSO选项的泰克MDO4000C提供了16个数字输入,为每条通道提供独立阈值,直到200 MHz支持± 30 Vp-p动态范围,适合典型设计中的大多数电压电平。注意如果您的目标是严格地测量定时关系,那么特别适合这种方法,但不能测量开机/关机的上升/下降时间或形状(单调性)。
8通道示波器加快处理速度与前面所有方法相比,使用具有8条模拟通道的示波器可以明显缩短时间,减少混乱。在8通道示波器中,可以使用模拟探头表征拥有最多8条电源排线。为测量拥有8条以上电源排线开机和关机定时关系,也可以使用拥有数字信号输入及独立可调阈值的混合信号示波器。
现在,让我们看一些典型的电源测序应用。
带远程开/关的开机延迟
下面截图中被测的开关电源生成了一个高电流、稳压的12 VDC输出。这个电源通过仪器前面板上的开关进行远程遥控。在开关按下后不久,+5 V待机电源打开,开关转换器启动。在+12 V输出稳定后,Power Good (PW OK)信号变为高电平,向负载表明供电可靠。
+5 V待机电压信号为相关信号采集提供一个简单的上升沿触发。自动测量功能检验输出电压启动延迟是否为《 100 ms,从输出电压启动到PW OK的延迟位于100 – 500 ms的规范范围内。
带远程开/关的关机延迟
在电源主开关关闭后,开关转换器关闭,输出电压降低。根据规范,在开关按下后电源至少要保持稳压20 ms。最重要的是,根据规范,+12 V输出电压落到稳压范围之外前,PW OK信号要下降5 – 7 ms,从而允许负载时间反应和干净地关机。
如下图所示,PW OK信号为采集相关信号提供了一个下降沿触发。波形光标测量检验PW OK预警信号的工作方式满足规范。
可以使用波形光标测量,检验PW OK预警信号的工作方式满足规范。
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