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走进实验室
// 第一期
每次看规格书里的启机和关机波形都觉得很完美,但是自己抓的时候总是对不上?电压爬升太快?下电波形总是错过。其实,只要掌握几个关键技巧,你也可以抓出规格书的同款高质量波形。
本文将从测试前的准备工作开始,一步步教你如何使用示波器精准地捕捉实验板的启机和关机波形。
在应用场景中,上下电的波形是衡量系统是否能够可靠安全启动与安全关断的重要依据。因此准确获取启机和关机过程中的波形数据,对于电源分析和系统调试具有重要意义。为了对上述过程进行有效捕捉,需要借助相应测试设备对上下电过程的瞬态信号进行采集和观测。
本次实验将使用的实验设备包括示波器(MDO3014)、探头(Tektronix TPP0250)以及直流电源。

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视频文字部分

一、启机波形抓取(Start -Up)
测试开始前,需要预先完成示波器的触发设置,包括触发源、触发模式和触发电平等的合理配置,以确保示波器能够在上电瞬间稳定触发。
1) 根据芯片或者demo板规格书上的启动时间调整测试时示波器的时基(Time/Div),本次实验选用了MPS EV2326D-00A,根据EV2326D-00A测试板的规格特性,此实验中我们预先调整示波器的时基至2ms/格,以便清晰观测到芯片的完整启动过程。
2)  触发类型设置为边沿触发。在示波器触发菜单中按下Menu键,进入触发设置界面,将触发类型选择为边沿触发。使用边沿触发可以使示波器在检测到输入电压上升瞬间时立即启动采样,从而稳定地捕捉到上电的全过程。
3)  触发源选择输入电压Vin所对应的通道。对于通过输入端加电启动的芯片,以输入电压为触发源。
4) 将触发斜率设置为上升沿。本次实验关注的是芯片的上电启动过程,因此触发斜率设置为上升沿。
5)  触发电平设置在0V至输入电压VIN区间,如果要观察起机波形尖刺的话,可以把触发电平抬高一点。需要注意的是,触发电平不宜设置过低,否则可能因为噪声或者微小扰动提前触发。所以,在实际测试中应结合输入电压幅值、噪声水平以及观察目标进行适当调整。
6) 按下单次触发single键,等待示波器界面的右上角出现触发提示,说明当前触发设置已经全部完成, 这样在开启电源之后,示波器将在检测到满足条件的Vin上升沿后自动采集并保存波形。
在完成示波器的准备设置之后,将示波器探头正确连接到实验板的测试点,比如SW、VIN、Vo这些关键信号。需要特别注意的是,在正式开始测试前,一定要先做好探头补偿校准,探头的接地夹也必须可靠连接到实验板的“地”(gnd),以避免因连接不当引入噪声或测量结果误差。

对于空载启动的测试,在完成线路连接之后,即可开启电源开关,给测试板上电。示波器捕获成功后会自动显示波形,可以通过示波器的缩放旋钮放大波形,进一步观察。以MPS EV2326D-00A为例,在12V输入情况下,空载上电的启机波形如下所示。

CH1:VO;CH2:SW; CH3 :VIN
Test condition: Vin=12V→Vo=1.2V@0A
需要说明的是,若进行测试带载启动波形,应在开启DC源之前,先使用电子负载设置好所需的负载电流。这样可以确保系统在上电瞬间已经处于目标负载条件下,从而真实反映出带载启动的过程。

二、关机波形抓取(Power-off)
抓取关机波形时,示波器的整体设置与启机波形的测试方法基本一致,但有两点需要特别注意:
第一,空载条件下的下电过程通过相对较慢,因此需要将示波器的时基适当调大。本次实验案例中,时基设置为10ms/格。
第二,将触发斜率设置为下降沿
其余操作步骤皆可以参考起机波形的抓取。以MPS EV2326D-00A为例,在12V输入情况下,空载下电的关机波形如下所示:

CH1:VO;CH2:SW; CH3 :VIN
Test condition: Vin=12V→Vo=1.2V@0A

三、实操常见问题
在进行启机和关机波形的测试中,还有一些容易被忽视的细节:
1) 隔离电源方案测试必须使用隔离测量手段
在测试隔离型电源(比如正激、反激等)输出端波形时,应优先使用隔离探头进行测量。因为示波器地线通常与大地相连,若直接使用普通探头测量隔离侧,可能会出现短路风险或者损坏设备。因此,规范的测量方式不仅影响波形的准确性,也直接关系到测试安全。
2) 软启动时间的理解与设置
许多芯片都提供启动(Soft_start)时间可配置功能。对于通过外部SS pin配置软启动时间的芯片,具体时间可根据规格书中给出的公式计算。需要注意的是,规格书中的软启动时间往往是基于内部参考或SS定义的时间,并不一定等同于实际测得的Vo上升时间。在实际测试中,输出电压的上升过程还会受到输出电容、负载、电流限制以及环路响应等因素的影响,因此测试结果往往会比理论值更长。这一点在实际调试过程中非常常见。
3) 下电波形抓取时的示波器模式选择
由于Single模式下的时间轴上限为20ms,对于一些空载下电比较缓慢的测试板,single模式下没办法捕捉完整的下电波形(即Vo逐渐减小至0V的完整过程),这个时候可以将触发模式设置为normal。`

以上就是示波器抓取上电和下电波形的全过程了,掌握的关键在于动手实践,希望这份指南能帮助你迈出自信操作的第一步,快去实践吧!如果大家对某个步骤有疑问,欢迎在评论区交流讨论!

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题目:
【选择题】为了稳定捕捉完整起机波形的时,示波器的触发源建议选择哪个信号对应的通道?  
A. Vo     
B. SW     
C. GND   
D. VIN  

【选择题】在正式开始测试前,示波器探头需要先进行什么操作?  
A. 更换电源线   
B. 校准补偿   
C. 调高负载电流   
D. 调整测试板的输出电压  

【开放题】你在实际抓取Start_up/shutdown 波形时,最容易遇到的问题是什么?  
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