低功耗效率测量实用指南

DUT输出位置直接连接一个单独的电压表，以正确测量输出电压值。输出电压应在电源调节点进行测量，而不是在负载点测量。请注意输入和输出电压都是在连接器上用Kelvin连接进行测量，这可以消除由于连接器的IR降而导致的测量误差。按照图4中的方式将输出电流表与负载进行串联可以得出正确的负载电流测量值。

图4、PWM模式的效率测量设置

　　使PFM模式产生高效率的那些特征同样也给准确测量效率增加了难度。图5中三角波形表示在PFM模式下运行的转换器的输入电流。转换器只在转换时才拉动电流(pullcurrent)。大多数数字万用电表都不能正确测量在PFM模式下转换的电源的平均输入电流，它们测量的不是平均电流，而是RMS电流，RMS电流总是高于平均电流，只有当波形是纯DC时才可能出现例外。工程师只有在测量出平均输入电流之后才能对效率进行准确测量。要做到这一点，只需按照图6所示在DUT的输入端添加一个大电容器就能很容易地实现。现在实验室电源就可以为DUT提供DC电流了。DUT的平均输入电流并不会因此而发生变化，新增的电容器可以过滤DUT所需电流中的AC分量，并使实验室电源测量的只是平均直流电流。　

　　图5中的DC波形显示了在图6中DUT的输入端增加一个电容器之后的输入电流情况。正确放置输入电流表可以完成对平均输入电流的精确测量。尽管通过电流表的电流波形是纯DC电流，但新增电容器产生的电流却与上述的三角波形相似，没有DC漂移。因此，可将电容器的作用看作将输入电流分为DC和AC电流。要确定新增输入电容器的值，我们可以将起始值定为电源输入电容器的21倍。用一个电流表和一个示波器来测量实验室电源的电流，确保其是DC波形。如果仍有AC分量，我们可以再增加一个电容器。新增的电容器的ESR应该很小（<100莫姆）。

图5、输入电流波形

图6、PFM模式的效率测量设置

　　按照图4的测试设置来测量PFM效率可能得出不正确的数据，测量误差可能与实际效率相差15%。在低输入电压和低负载电流的情况下，差异最明显。图7对增加和不增加电容器情况下的效率测量值进行了比较。可以看出，不增加输入电容器的情况下所测量效率要比增加电容器后测量的效率平均低5%，显然我们需要增加这样一个输入电容器。

结论

图7、有电容器和无电容器情况下PFM模式的比较

　　低负载效率对于延长便携应用中的电池使用寿命起着至关重要的作用。PFM模式采用多种技术来提高低负载效率，但如果不能正确测量在低负载条件下的效率，就不能正确反映其所带来的好处。当测量DC/DC电压转换器的效率时，我们必须小心谨慎，才能完成准确的测量。无论该转换器是在PFM还是在PWM模式下工作，放置一个传感器仪表都是至关重要的。此外，应在转换器的输入端添加一个大电容器，以确保能够正确测量PFM模式的效率。

作者简介

MichaelDay毕业于位于得克萨斯州陆巴克(Lubbock)的德州技术大学(TexasTechUniversity)，先后获得电子工程理学士学位和电子工程硕士学位（脉冲电源方向），现担任TI低功耗/SWIFT应用产品部的高级管理人员。

JatanNaik毕业于美国得克萨斯大学达拉斯分校(UniversityofTexasatDallas,Texas)，获电子工程理学士学位，现任TI电源管理产品模拟应用工程师。