电源模块是可以直接贴装在印刷电路板上的电源供应器 (见图1),其特点是可为专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器 (DSP)、微处理器、存储器、现场可编程门阵列 (FPGA) 及其他数字或模拟负载提供供电。一般来说,这类模块称为负载点 (POL) 电源供应系统或使用点电源供应系统 (PUPS)。由于模块式结构的优点甚多,因此高性能电信、网络联系及数据通信等系统都广泛采用各种模块。虽然采用模块有很多优点,但工程师设计电源模块以至大部分板上直流/直流转换器时,往往忽略可靠性及测量方面的问题。本文将深入探讨这些问题,并分别提出相关的解决方案。
所有采用开关模式的电源供应器都会输出噪音。开关频率越高,便越需要采用正确的测量技术,以确保所量度的数据准确可靠。量度输出噪音及其他重要数据时,可以采用图2所示的 Tektronix 探针探头 (一般称为冷喷嘴探头),以确保测量数字准确可靠,而且符合预测。这种测量技术也确保接地环路可减至最小。
负载点电源供应系统 (POL) 或使用点电源供应系统 (PUPS) 等供电系统都广泛采用同步降压转换器 (图3)。这种同步降压转换器采用高端及低端的 MOSFET 取代传统降压转换器的箝位二极管,以便降低负载电流的损耗。
高端 MOSFET 启动时,会通过电感感应令低端 MOSFET 的门极出现 dv/dt 尖峰,以致推高门极电压 (图4)。若门极/源极电压高至足以将之启动,击穿现象便会出现。
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