主板电源如同人的心脏，为主板的各个部件正常工作提供源源不断的能量，时刻不停的工作。任何一路电源异常，都有可能造成主板功能缺失，电源性能关系产品质量和工作寿命。电源性能与元器件可靠性、电源参数设计、layout布局布线和用户使用环境息息相关，多种因素共同作用，且非线性相关，因此电源工程师需要在多种参数中博弈，有舍有得，取得动态平衡。
现有的理论计算和参数仿真都无法做到百分百准确，与实际效果存在一些差距，只有通过测量手段获知电源输出参数，才能准确把握电源的实际特性。电源测试与调优是把握电源品质最重要的一道关卡。电源测试是借用实验仪器尽可能的模拟芯片的工作条件，检验电源的工作特性。
电源测试不是机械的获取一组数据，填入表格就是完成任务，而是在测试全过程中，把握电源的性能，尽可能多的排除存在的问题，因此电源测试工程师要对主板电源设计方案、工作原理、电源性能和测试内容等全面掌握，综合提升自己的技能。本文将主要讲述板级电源的测试内容和方法。
电压调节电路包括VRD(Voltage Regulator Down)与VRM(Voltage Regulator Module)。电源设计满足POL（Point of Load）要求，测试项如下
1、纹波测试（Ripple test）
测试条件：
- 分别在最小，额定及最大输入电压下进行测试
- 以适当的负载步长从最小负载到最大负载设置输出进行测试
- 针对每种条件上电并读取示波器纹波噪声（pk-pk）
- 在输出电压上使用无源单端探头（尖端和环形）。将带宽设置为20MHz AC模式，并将屏幕上的电压波形居中
- 使用电流探棒测量输出电流。将带宽设置为20MHz。触发VR switching node来稳定波形
- 将示波器的无限余晖功能打开
目标规格：
输出电压纹波（mVpp）：额定输出电压的1％。
错误测量方法：
正确测量方法：
2、动态负载测试（Transient test）
测试条件：
- 在典型的直流输入条件下进行测试
- 选择合适的测试点（一般remote sense点附近），合理的负载阶跃变化以及负载斜率（一般设成2.5A/us）执行测试
- 动态负载：轻负载阶跃为负载的10％和40％，重负载阶跃为负载的70％和100％ 。负载频率是1KHz至10KHz的重复频率,负载的占空比设成50%
- 示波器带宽设为20MHz，DC耦合模式，将范围设置为NO Persistence，偏移输出电压（offset）
目标规格：
过冲/下冲（mV）额定输出电压的+/-5％。
3、负载调节测试（Load regulation）
测试条件：
- 在典型的直流输入下进行测试
- 以适当的负载步长从最小负载到最大负载对输出进行抽载测试
- 上电并记录每种负载情况下的输出电压（RMS）读数
目标规格：
负载调节率（mV）达到标称输出电压的+/-1％
注意事项：
测试点选择电压侦测点附近
4、输入线调整测试（Line Regulation）
测试条件：
- 在最大，最小和直流输入类型下进行测试
- 以最小和最大负载下的输出设置执行测试
- 加电并验证输出电压读数
- 系统中被测VR的输入电压应在其中一个输入滤波电容上进行测量
目标规格：
当输入电压在上限（+5％或+10％）和下限（-5％或-10％）时，输出电压范围应与负载调整率相同。
5、输出电压启动时间及过冲测试
测试条件：
- 在最大，最小和直流输入类型下进行测试
- 使用适当的负载步长，将输出设置为从最小负载到最大负载，以执行测试
- 上电并验证输出电压上升时间读数
- 如果VR具有跟踪功能，则测量Vref波形
- Overshoot有一个偏移量，并尽可能放大垂直比例，以便捕获超调的波形
目标规格：
- 除非另有说明，否则Vout应当以0.5V/msec至1V/msec的速率由10％线性上升至90％
- 过冲应限制在标称值的4％以内
6、输出电压掉电时间及下冲测试
测试条件：
- 在最大，最小和直流输入类型下进行测试
- 使用适当的负载步长，将输出设置为从最小负载到最大负载，进行测试
- 关闭电源并确认输出电压下降时间读数
- 当通过EN或VIN欠压锁定禁用VR时，Vout将线性衰减，并且不应进行任何重新启动尝试
- 如果VR具有跟踪功能，则测量Vref波形
目标规格：
- 超调量不得超过标称值的4％
- 掉电期间，输出电压的下冲不得低于-150mV
- 输出电压应在500ms内降至300mV以下
注意：
直流电子负载设置为CCL（Continuous Current Low）模式进行测量，因此测试参数低于CCH CCL（Continuous Current High）和CR（Continuous Resistance）模式。CC（Continuous Current）电流恒定，CV（Continuous Voltage）电压恒定，CR（Continuous Resistance）电阻固定，CP（Continuous Power）功率固定
7、效率测试
测试条件：
- 在最大，最小和直流输入类型下进行测试
- 在输出设置为最小负载到最大负载的情况下，以5％的负载步长执行测试
- 上电并记录每种条件下的输入电压（rms），输入电流（rms）和输出电压（rms）读数
- 通过公式Eff（％）=Pout/Pin*100计算效率
- 收集效率和功率损耗测试数据
注意：
- 输出测试点靠近输出电感，因此输出电压和效率较高
- 去除除电源之外其他器件及芯片进行POL效率测试，因为这些多余的耗电部分会影响效率数据
目标规格：
- 在1.2V时，最大负载的20％，50％和80％时，效率应大于85％
- 在3.3V或更高时，最大负载的20％，50％和80％时应大于90％，测量点应设置在规定的测试点上
8、输入纹波电流测试
测试条件：
- 在直流输入类型上执行测试。
- 使用适当的负载步长，将输出设置为从最小负载到最大负载，以执行测试。
- 在输入电压上使用无源单端探头（尖端和环形）。将BW设置为20MHz，并向通道添加偏移，以使来自屏幕的电压波居中。
- 使用电流探头测量输入电流。 将带宽设置为20MHz。使用单端探测交换节点。触发交换节点
- 将范围设置为Infinite Persistence ON
目标规格：
- Ipeak<0.1*最大输入Rms（root mean square）电流
- 输入电压纹波和噪声<±1％标称输入电压
- 最大负载下的浪涌电流<Iin的150％。小于最大负载的1.5倍
9、调节器的输入迟滞测试（选测）
测试条件：
- 以适当的负载步长从最小负载到最大负载设置输出进行测试
- 通过从0V增加DC输入或偏置电压直到输出功率上升来执行测试
- 通过将DC输入或偏置电压从最大降低到输出功率关闭来执行测试
- 记录输入电压读数或稳压器的开启和关闭点的偏置电压
- Vin的启用（EN）信号保持打开状态以允许VR上电。使能（EN）信号保持打开状态，以允许VR通过VIN掉电
- 如果VR不使用偏置电压，则仅进行DC输入测试
目标规格：
- VRM或EVRD应能够按照受电设备应用中指定的方式开启和关闭。并且在任何测试点都不应闩锁或循环开关。不应损坏VRD或VRM
- 基于POL IC SPEC；电压上升时间/下降时间为1V/30sec
- 当通过输入欠压锁定禁用VR时，输出电压应线性衰减，并且不应尝试重新启动
- 掉电期间，输出电压下冲不得低于-150mV
10、 Power good信号测试
测试条件：
- 在直流输入类型上执行测试
- 使用适当的负载步长，将输出设置为从最小负载到最大负载，进行测试
- 上电并在稳压器内的VR输出与PG信号触发高电平之间的范围ΔT
注意：
输出电压早于PGD上电。触发抓取90％的输出电压和100％的PGD。
11、Switching node test
测试条件：
- 在最大，最小和直流输入类型下进行测试
- 使用适当的负载步长，将输出设置为从最小负载到最大负载，以执行测试
- 上电并调整高端/低端MOSFET的范围和开关节点电压（max/min）的读数
- 同步整流器节点处的开关波形和参考到GND的开关波形应处于设定的开关频率（Fsw），且在任何持续时间内均不跳脉冲。
- 波形不应有任何明显的抖动（<100nsec）
- 所有VDS和VGS设备电压均应在器件选型的降额指南之内。将H/L side FET的Vgs组合在同一波形上，并显示死区时间
- 对于多相设计，在任何稳态负载条件下均应注意适当的相交织（360deg/N，N个相数）
目标规格：
- 应力因数必须在D2D FET器件的限制内。将示波器带宽至少设置为100MHz。（150MHz或250MHz）
- SW频率（Fsw）应在限制范围内。（遵循DCDC VR功能测试要求。）
- HG和LG不得同时高于1V。（死区时间>0nS，阈值为1V。）
12、电源时序测试
测试条件：
- 在典型的直流输入下进行测试
- 在输出设置为最小和最大负载的情况下执行测试
- Vin/Vout/EN/PG在加电和断电阶段的示波器波形
- 从启用（EN）有效和/或VIN高于最小开启阈值起的延时。这不包括Vout上升时间。设计特定延迟是从Vin/EN到Vout：Vin到输出，En到输出
目标规格：
- 电源序列应满足受电设备应用中指定的限制
- 测量点应设置在规定的测试点上
13、环路稳定性测试(电压控制方式以及电流控制方式，迟滞控制方式及D-cap)
测试条件：
- 典型的直流输入下进行测试
- 以输出设置为最小，中间和最大负载进行测试
- 加电并记录相位裕度/增益裕度读数
- 如果使用电感器作为输入滤波器的一部分，请测量该电感器输出处的输入电压纹波。此波动应限制为5％
注意：
将Feekback电阻从0Ω更改为50Ω〜100Ω。
目标规格：
- 在最小，中，最大负载条件和VIN范围内，整个环路增益应具有零交叉（Fc），斜率在标称开关频率的1/10至1/5处为-1
- 相位裕度应>=45°，当相位交叉零dB时的增益裕度应>=10dB
14、输出纹波电流测试
测试条件：
- 在最大，最小和直流输入类型下进行测试
- 在输出设置为最大负载且接近OCP跳变点的情况下执行测试
注意：
敲开输出电感器的一部分，将线焊接到电感器的两点上，使用电流探头测量输出电流。
15、热特性监控测试
测试条件：
持续拉载TDC电流5min以上，待元器工作温度稳定后测量。调节焦距，窗口中能清晰识别电路元件和温度后拍照，记录温度最大值，同时应关注较高温度元件的类型、位号，是否超出各自的SPEC，如Controller、Driver、MOS、Output inductor、Bulk capacitor or input capacitor。
