周立功单片机 MPQ2451电源芯片功能测试报告(in5-36 out3.3 科达嘉27μH)

MPQ2451测试报告

报告编号：20150525-05-01

1

芯片/硬件信息：

芯片型号：MPQ2451

芯片品牌：MPS

测试载体/测试硬件：MPQ2451_Demo

委托单位：

广州周立功单片机科技有限公司 联系方式：MPS

测试要求：

1.转化效率：﹥70%

2.线性调整率：＜0.5%

3.负载调整率：＜1%

4.输出电压精度：＜1%

5.纹波电压：＜30mV

6.温度系数：＜0.1% 测试结果：

1.转化效率：>7

2.28% 2.线性调整率：0.182%

3.负载调整率：0.03%

4.输出电压精度：0.182%

5.纹波电压：7.4mV

6.温度系数：0.0022%

报告申明：

本测试报告只对被测样品负责，未经书面认可不能部分复制本报告。

地址：广州市天河区车陂路黄洲工业区2栋4楼 公司网站：https://www.360docs.net/doc/dd16938222.html, ；https://www.360docs.net/doc/dd16938222.html, 技术论坛：https://www.360docs.net/doc/dd16938222.html,

报告总结

广州周立功单片机科技有限公司 工程技术支持中心

目录

第1章测试配置 (1)

第2章芯片概述 (2)

2.1芯片简介 (2)

2.2芯片应用 (2)

2.3性能参数 (2)

第3章性能测试 (3)

3.1转换效率 (3)

3.1.1测试目的 (3)

3.1.2测试方式 (3)

3.1.3测试数据 (3)

3.2输入电压范围 (5)

3.2.1测试目的 (5)

3.2.2测试方式 (5)

3.2.3测试数据 (5)

3.3负载调整率 (6)

3.3.1测试目的 (6)

3.3.2测试方式 (6)

3.3.3测试数据 (6)

3.4线性调整率 (6)

3.4.1测试目的 (6)

3.4.2测试方式 (6)

3.4.3测试数据 (7)

3.5输出电压精度 (7)

3.5.1测试目的 (7)

3.5.2测试方式 (7)

3.5.3测试数据 (7)

3.6纹波与噪声 (7)

3.6.1测试目的 (7)

3.6.2测试方式 (7)

3.6.3测试数据 (7)

3.7电源启动测试 (9)

3.7.1测试目的 (9)

3.7.2测试方式 (9)

3.7.3测试数据 (9)

3.8电源关机测试 (10)

3.8.1测试目的 (10)

3.8.2测试方式 (10)

3.8.3测试数据 (10)

3.9容性负载 (11)

3.9.1测试目的 (11)

3.9.2测试方式 (11)

3.9.3测试数据 (12)

3.10输入过压保护 (12)

3.10.1测试目的 (12)

3.10.2测试方式 (12)

3.10.3测试数据 (12)

3.11输入欠压保护 (12)

3.11.1测试目的 (12)

3.11.2测试方式 (12)

3.11.3测试数据 (12)

3.12温度系数 (13)

3.12.1测试目的 (13)

3.12.2测试方式 (13)

3.12.3测试数据 (13)

第4章结果分析 (15)

第5章责任申明 (16)

第1章测试配置

第2章芯片概述

2.1 芯片简介

MPQ2451是MPS（美国芯源系统有限公司）推出的内置高电压功率MOSFET的2MHz 非同步降压开关稳压器，输出电流可以达到600mA，具有宽输入电压范围（3.3V～36V）、内部软启动控制以及一个精确的电流限制。极低的静态工作电流使得它适合电池供电的应用。

2.2 芯片应用

MPQ2451的应用原理电路如图2.1所示，其中EN为电源的使能端，高电平使能电源模块。

图2.1 MPQ2451应用电路

2.3 性能参数

◆输入电压范围：5V～36V；

◆输出电压： 3.3V；

◆输出电流：0～600mA；

◆电压精度：小于±1%；

◆输出纹波噪声：小于30mV（20MHz带宽限制）；

◆线性调整率：小于±0.5%；

◆负载调整率：小于±1%；

◆转换效率：大于80%（12V输入，满载输出）；

◆开关频率： 2.0MHz；

◆静态功耗：小于0.1W；

◆温度系数：小于0.1%；

◆最大容性负载：1800μF；

◆工作环境：-40℃～85℃。

第3章性能测试

3.1 转换效率

3.1.1 测试目的

室温条件，额定输入，满载输出，电源模块进入稳定工作状态后输出功率和输入功率的比值。

3.1.2 测试方式

在标称电压12V输入和满载输出情况下，测试输入功率P i（即输入电压V i乘输入电流I i）、输出功率P o（即输出电压V o乘输出电流I o），计算两者的比值。效率按以下公式计算：

P o

×100%

转换效率=

i

式中，V o：输出电压；I o：输出电流；V i：输入电压；I i：输入电流；P i：输入功率，即P i=V i×I i；P o：输出功率，即P o=V o×I o。

接线如图3.所示。

图3.1测试线路

3.1.3 测试数据

如表3.1是不同输入电压满载输出下的测试数据。输入电压要求5～36V，这里列出了几个关键数据的测试。

表3.1效率与输入电压关系测试表

效率与输入电压曲线图如图3.2所示，在输出满载的条件下，从图中可以看出转换效率随着输入电压的增加，效率在逐渐下降，但都保持在70%以上。

图3.2效率与输入电压关系图

如表3.2是标称输入电压下，不同输出负载下的测试数据。

表3.2效率与负载关系测试表

如图3.3是效率与负载曲线图，可以看出随着负载的加大，效率略微有所波动，在负载大约为60%时，转换效率最大，大约为85%。

图3.3效率与负载关系曲线

3.2 输入电压范围

3.2.1 测试目的

测试模块正常工作的输入电压范围，在该范围内模块应能稳定工作，正常的开关机，能带额定负载。

3.2.2 测试方式

调节输入电压为最小输入电压、标称输入电压、最大输入电压，所带负载分别为标称负载的10%，50%，100%，反复开关机，电源模块应能正常起机，输出电压在稳压精度范围内。接线如图3.所示。

图3.4测试线路

3.2.3 测试数据

如表3.3是对电源模块的输入电压范围测试，在不同输入电压下，对应不同的输出负载测试出电源的输出电压，要保证电源能够正常工作，并且输出电压在规定的精度范围内，从下表数据可知在不同的输入电压下，电源模块均能正常工作。

表3.3输入电压范围测试

6

3.3 负载调整率

3.3.1 测试目的

在标称电压12V 输入下，测试电源模块在输出负载变化的情况下，输出电压偏离额定值的百分比，即对负载的调整率。 3.3.2 测试方式

输入电压为12V ，负载从10%到100%变化时，记录输出电压的变化量即输出电压最大值V max 和最小值V min 之差，其变化量与设定输出电压之比称为电源的负载调整率。

负载调整率的计算公式：

负载调整率=

V max ?V min

V o

×100%

式中，V o ：标称输出电压值测试现场。 3.3.3 测试数据

如表3.4所示是在标称电压输入，不同负载下测量输出电压的最大值和最小值计算出来

的负载调整率，从表中可以看出负载调整率很小，满足设计要求。

表3.4负载调整率数据表

3.4 线性调整率

3.4.1 测试目的

保持电源模块满负载输出，测试输入电压在全输入范围内变化时，输出电压偏离额定输出电压的百分比。 3.4.2 测试方式

保持电源模块满负载输出，输入电压从最小值逐渐变化到最大值，再从最大值变化到最小值，在此过程中，记录输出电压的变化值，即输出电压的最大值V max 与输出电压最小值V min 之差，其变化值与设定电压的比值称为输入电压调整率，也称电源的线性调整率。。

线性调整率计算公式：

线性调整率=

V max ?V min

V o

×100%

式中，V o：标称输出电压值。

3.4.3 测试数据

如表3.5所示是在满负载输出，不同输入电压下测量输出电压的最大值和最小值计算出来的输入电压线性调整率，从表中可以看出线性调整率很小，满足设计要求。

表3.5输入电压线性调整率数据表

3.5 输出电压精度

3.5.1 测试目的

测试在输入标称电压12V，输出满载情况下，输出电压偏离额定值的百分比。

3.5.2 测试方式

在输入电压为12V，输出满载情况下，测试输出电压值V o1,所测得电压如标称输出电压的偏差?V与标称输出电压的百分比?V V

o

为输出电压精度。

根据以上两步测试的电压值，计算电压精度。

电压精度=V o1?V o

V o

×100%

式中，V o：标称输出电压值。

3.5.3 测试数据

如表3.6所示是在满负载输出，标称输入电压下测量出偏离标称输出电压的最大值计算的输出电压精度，从表中可以看出输出电压精度很小，满足设计要求。

表3.6标称电压下输出电压精度

3.6 纹波与噪声

3.6.1 测试目的

测试模块直流输出上叠加的与电源开关频率同频的波动即纹波和高频杂音峰峰值。3.6.2 测试方式

额定输入，轻载、半载、满载条件下，在示波器的20MHz带宽、交流耦合、探头去掉夹地线靠接测试叠加在直流输出端的纹波和噪声。

3.6.3 测试数据

如表3.7所示是在标称输入电压，不同负载下测量出的纹波噪声值，从表中可以看出在不同负载下纹波噪声都很小，满足设计要求。

表3.7纹波测试数据

如图3.4是在标称输入、轻载输出时的纹波图，从图中可以看出纹波频率为2MHz，这个频率就是开关电源芯片的开关频率，可以看出在轻载时纹波大小值有6.6mV，非常的小，足以满足设计的要求。

图3.4轻载输出电压纹波图

如图3.5是在标称输入、半载输出时的纹波图，从图中可以看出纹波频率为2MHz，这个频率就是开关电源芯片的开关频率，可以看出在轻载时纹波大小值有7.0mV，非常的小，足以满足设计的要求。

图3.5半载输出电压纹波图

如图3.6所示是在标称输入、满载输出时的纹波图，从图中可以看出在轻载时纹波大小值有7.4mV，非常的小，足以满足设计的要求。

图3.6满载输出电压纹波图

3.7 电源启动测试

3.7.1 测试目的

电源在启动时，一般存在延时，需要测量延时时间；起机输出电压波形是否正常上升、无跌落、振荡等。

3.7.2 测试方式

室温条件，额定输入，输出满载，用示波器的两个表笔同时测试输入和输出，使用扑捉模式测试，观察输入电压和输出电压波形。

注：起机延迟时间：上电到输出电压上升到90%的时间；

输出上升时间：输出电压从10%上升到90%的时间；

起机波形测试：需测试标称输入电压时，满载情况，输出电压波形上升过程中不得出现跌落、振荡等异常。

3.7.3 测试数据

如表3.8是电源模块在标称输入电压、满载输出下启动时测量的起机延迟时间和输出电压上升时间的数据，表中测量书据均满足设计要求。

表3.8电源启动测试

如图3.7是用示波器测量的起机延迟时间波形图，其中绿色线是输入电压波形，黄线是输出电压波形，在加上输入电压后，大约需要2.19ms输出电压才可以达到标称输出电压的90%。

图3.7起机延迟时间波形图

如图3.8是用示波器测量的输出电压上升时间波形图，其中绿色线是输入电压波形，黄线是输出电压波形，输出电压在从标称输出电压的10%到90%大约需要0.28ms。

图3.8输出电压上升时间波形图

3.8 电源关机测试

3.8.1 测试目的

电源在输入断电后，因为输入电容和输出电容仍然保留有一些电荷，为保证用电系统的安全，需要测试电源关机后输出电压是否有反冲，反冲幅值大小。

3.8.2 测试方式

电源在关机时，用示波器的两个表笔分别测试输入和输出，使用扑捉模式测试；记录关机延迟时间。

注：掉电保持时间：输入掉电到输出电压跌落到10%的时间；

输出下降时间：输出电压从90%跌落到10%的时间。

3.8.3 测试数据

如图3.9所示是电源模块在标称输入电压下，满载输出关机瞬间测量的输入电压和输出电压的波形图，图中绿线是输入电压波形图，黄线是输出电压波形图，从图中可以看出，在输入电压断掉到输出电压下降到标称输出电压的10%需要大约0.282ms。

图3.9掉电保持时间波形图

如图3.10是电源模块在标称输入电压下，满载输出关机瞬间测量的输入电压和输出电压的波形图，图中绿线是输入电压波形图，黄线是输出电压波形图，从图中可以看出，在输出电压从标称输出电压的90%下降到10%需要大约0.072ms。这个时间就是输出下降时间。

掉电保持时间和输出下降时间都满足设计的要求。

图3.10输出下降时间波形图

如表3.9是电源模块在标称输入电压、满载输出下关机时测量的掉电保持时间和输出电压下降时间的数据，表中测量数据均满足设计要求。

表3.9电源关机测试

3.9 容性负载

3.9.1 测试目的

测试电源模块带容性负载的能力，特别是在启动过程中，输出电压的上升特性和启动后电压的稳定能力。

3.9.2 测试方式

在标称输入电压下，以厂家给定的最大容性负载接上电解电容，先接轻载，再接额定负

载，分别在起机正常后用示波器观测输出波形。

在标称输入电压下，以厂家给定的最小容性负载接上电解电容，先接轻载，再接额定负载，分别在起机正常后用示波器观测输出波形。

注：最大容性负载一般根据输出的额定电流，按1000μF/A计算容值。额定输出电流大于10A的，一律按10A处理。

最小容性负载，则根据输出额定电流，按10μF/A计算容值。额定输出电流大于10A的，一律按10A 处理。如果不能满足，则增加容值，直至输出稳定为止。

3.9.3 测试数据

表3.10容性负载

3.10 输入过压保护

3.10.1 测试目的

注：本芯片无过压保护，故暂不做这方面测试

输入电压异常时，为保护模块电源，一般具有输入过压保护功能，测试输入过压保护时的电压值，看是否在设计允许范围内。（仅适用于具有输入过压保护功能产品）

3.10.2 测试方式

接入标称输入电压，然后逐渐调高输入电压，待电源停止工作时，记录此时的输入电压值。再降低输入电压，待电源重新工作时，记录此时的输入电压值。

接线如图3.所示。

3.10.3 测试数据

表3.10输入过压保护

3.11 输入欠压保护

3.11.1 测试目的

输入电压异常时，为保护电源模块或其前面的供电电源，一般具有输入欠压保护功能，模块的输入电压过低时，将模块的输出关断。（仅适用于具有输入欠压保护功能产品）

3.11.2 测试方式

接入标称输入电压，然后逐渐调低输入电压，待电源停止工作时，记录此时的输入电压值。再调高输入电压，待电源重新工作时，记录此时的输入电压值。

3.11.3 测试数据

如表3.11所示是测量输入欠压保护的数据，当输入电压从正常输入值降到2.83V以下时电源模块停止工作，输出电压为零；当输入电压从零升到3.23V以上时，电源模块开始工作并有输出电压。

表3.11输入欠压保护测量数据

3.12 温度系数

3.12.1 测试目的

测试环境温度变化时，输出电压的变化相对于额定值和温度的百分比。

3.12.2 测试方式

在标称输入12V和满负载下，测试输出电压值。首先是环境温度为常温T0（25℃）条件下的值V0；然后将电源的工作温度调节到上限值T1（85℃），稳定工作后（一般半小时），记录输出电压V1；接着电源工作温度降低到下限值T2（-40℃），稳定工作后（一般半小时），记录输出电压V2；

温度系数计算公式如下所示。

V1?V2

÷?T×100%

温度系数=

式中，ΔT：温差，即T1-T2。

3.12.3 测试数据

表3.13温度系数

3.13 温升测试

3.13.1 测试目的

温升是指电子电气设备中各个部件高出环境的温度，为验证电子产品的使用寿命、稳定性等特征，通常会测试其重要元件（IC芯片等）的温升，以验证此产品的设计是否合理。

3.13.2 测试方式

室温条件下，标称电压12V输入满载输出，待其芯片温度稳定后（一般上电工作一个小时后）用热成像仪测量各个器件的温度。

3.13.3 测试数据

如图3.11所示是MPQ2451_Demo板在上电正常工作一个小时后的的热成像图。

图3.11热成像图

第4章结果分析

对测试数据进行分析，总结此次测试的结果，并将该结果体现于首页的总结表格中。如表4.1所示。

表4.1测试结果比对