《KTC3500 DCDC评估板》——03 KTC3500评估板测试

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KTC3500 DCDC评估板——测试分享

 

• 前言：

       KTC3500 评估版是基于KTC3500 IC设计的一种BOOST升压电路板。在申请板子的时候计划测试KTC3500的BOOST/SREPIC/Flyback三种拓扑模式，拿到测试板后发现，评估板只支持BOOST模式。因此，本文将针对评估版的BOOST模式进行测试分析。评估板电路如图1所示，单板输出24V。

图 1

       按照得捷电子的用户手册，评估板输入输出测试条件如图2所示。

图 2

       测试环境搭建如图3所示。

1. 使用数字电源给输入供电；
2. 使用万用表测量输出电压；
3. 使用示波器分别测量KTC3500 DRV脚输出的MOS管栅极驱动信号和Vout纹波；
4. 使用电子负载分别抽载不同电流，测试评估版带负载能力。

图 3

• KTC3500静态测试：
         拿到单板，首先给VIN输入8V电压，测试单板的静态功耗。静态功耗测试结果如图4所示，静态电流为0.98mA，静态功耗主要来自反馈电阻41uA+OVP电阻291mA+0.69mA IC的静态功耗。
  
  图 4
         当评估版空载时，DRV仍然会给电感充放电，以保持输出24v恒定，输出纹波为130Hz的三角波，应该时IC内部为降低开关功耗来调低充电频率，此时Vout电源纹波为64mV。测试波形见图5和图6，图6为图5的展开波形。
  
  图 5
  
  图 6
• 评估版测试：
         在测试完评估版静态性能后，开始测试板子的负载负载性能。如带负载能力、转换效率、开关频率、输出纹波、负载响应率、线性调整率等。
         首先，输入8v电压，输出24V电压，分别在不同电流负载下测试电源的转换效率、开关频率、输出纹波。测试结果如图7所示。输入8v ,输出24V/2A（48W）完全没有问题，带负载性能刚刚滴。虽然数据手册只标识输出0~2A电流，但是依然用电子负载增大抽载电流，输出电流到3A都是OK的。
  
  图 7
         在输出纹波方面，对比IC的数据手册，当输入7V输出2A电流时，VOUT纹波将达到500mV左右，与我的测试结果可以对应。评估板测试结果见图8，IC测试结果见图9。
  
  图 8
  
  图 9
         在转换效率方面，实测评估板转换效率要比IC手册中低一些。实测效率如图7所示，IC数据手册中效率如图10所示。输入电压从8V开始下降，主要原因是为保证效率测试准确性，我们将测试点在评估板输入端口。随着负载电流升高，数字电源输出线分压逐渐变大，导致测试点电压下降。
  
  图 10
         接着，在这里讨论下评估板的驱动信号，从图7可以看到该IC的开关频率在400~500KHz之间，开关频率会随着输出电流而变化。驱动信号的占空比会有一些变化，不过当负载抽大电流时，占空比基本在68%附近波动。
         接下来，对板子的OCP保护进行测试。输入和输出电压幅值保持不变，当输出负载电流为1.5A时，突然将电子负载调为6A抽载。示波器上看到的电压波形变化如图11所示。VOUT瞬间被抽挂掉，进入OCP保护，掉电时间为725ms。OCP保护信息未在IC的数据手册中找到。
  
  图 11
  然后，测试IC的负载调整率。负载调整率（Load Regulation）‌是衡量电源在负载电流变化时保持恒定输出电压的能力的指标。输出电压为24V，负载电流为1A。待负载抽载电流稳定后，迅速将负载电流设置为1.8A。如图12所示，此时可以看到，输出电压波形先快速上升然，后在经过多次调节，将电压稳定在24V。负载调整时间为1.82ms。（此处负载调整率测试方法有些问题，不过可以大体看到KTC3500的负载响应速度还是非常快的）
  
  图 12
          最后，测试IC的线性调整率。‌‌线性调整率（Line Regulation）是指额定负载下输出电压随输入电压变化而发生的变化率‌。设定输入电压从8V迅速调整到12V，然后观察输出电压变化。从图13可以看出，当输入电压迅速变化时，输出电压也会随之突然抬高96us，随后迅速恢复到设定的24V电压。从定性分析来看，KTC3550的线性调整率是比较优秀的。
  
  图 13
• 评估版相关不足与建议：

1. IC资料缺少理论设计部分支持，如缺少KTC3500的三种电路的外部器件电路设计分析、OVP电压调整的电阻计算、输出电压调整的电阻计算、PWM频率调整的阻容设计等；
2. 评估板未能兼容BOOST、SEPIC、Flyback三种模式，板内空间较大，建议兼容，以供用户自行焊接后测试；
3. BOOST设计升压较高，达到24V，对于测试纹波信号不够友好，建议将幅值调低。虽然纹波大小均在5%范围内，但仍然惊异负载电流2A时500mV的纹波值。
4. KTC3500评估板设计未能完全发挥IC的性能，如输入电压为3.5V~60V，评估板建议输入电压7~17V。