为什么需要对VRM进行全面的特性描述
稳压模块(VRM)在几个方面对系统级噪声有贡献。功率完整性(PI)工程师倾向于关注与高速动态电流相关的瞬态电压噪声。许多PI模拟器忽略了VRM噪声，而使用理想的电阻和电感模型来表示VRM。这种过于简单化的方法忽略了许多潜在的系统级问题。
把最简单的VRM模型看作一个有一个输入和一个输出的“黑盒”。这个简化的VRM包含6个参数:
1.输入自阻抗:开关稳压器的主要负电阻。
2.输出自阻抗:一般用于目标阻抗评估。
3.输入到输出传递:输入电压到输出电压的传递;电源抑制比。
4.反向传递:输出电流向输入电流传递。
5.输入噪声电流:主要是开关感应。
6.输出噪声:主要是开关引起的。
这些特性中的每一个都与其所处的系统相互作用，因此对于预测和/或优化系统中的性能至关重要。
在许多高电流应用中，VRM还包括一个SENSE输入。SENSE输入用于在PCB上的特定位置(通常靠近负载)调节VRM输出电压，以优化PI性能。这个感测输入增加了另一个表征参数，为控制回路的测量提供了通道。的简单表示图1。
我们可以使用VPT SVGA0510S高分辨率混合DC-DC转换器来说明外部系统特性与内部VRM特性之间的相互作用。
该转换器，选择方便，接受5 VDC中间输入电压，并提供可选的0.8至3.3 V/10 a输出。使用外部“修剪”引脚选择电压，47.5 kOhm电阻将输出电压设置为1.2 V。一个精确的、经过验证的变换器仿真模型提供了最简单、最有效的优化路径，并用于显示变换器和系统的相互作用。这个模型是使用我发布的基于测量的VRM建模技术，完全从外部测量中创建的。
仿真模型提供了两个输出。一个输出是大信号和小信号的状态空间平均输出。另一个输出是谐波平衡输出，提供频谱内容和高保真复制大信号输出纹波电压。转换器和模型都包括一个遥测引脚，这样控制回路也可以被评估。仿真模型的简化示意图见图2。
在使用模型进行仿真之前，它必须与测量数据充分相关。虽然这个示例模型是完全相关的，但包括完整的相关性将需要比一篇短文所允许的更多的空间。测量结果与控制回路波德图仿真结果的代表性比较见图3。
为了显示VRM与系统的交互关系，将分别扫描三个系统级变量。一个带有并联1欧姆电阻的输入滤波器电感用于模拟输入EMI滤波器，一个额外的陶瓷输出电容具有1 nH ESL和5 mOhm ESR，并单独扫频工作负载电流。得到的VRM性能特征见图4。
持久性显示捕获的所有模拟波形，如图4所示。额外的陶瓷电容降低了开关输出纹波电压。反向传递，反向传递Q和PSRR都受到负影响，由于输入电感而显示峰值。由于与电流相关的负电阻的关系，这些影响在负载电流最大为10 A时最为显著，而在较低的工作电流下则不那么显著。
单个持久显示显示控制回路相位增益图，其中负载电流、增加的陶瓷输出电容和带并联电阻的输入电感分别扫描在单个显示中，如图所示图5。
这些仿真说明了系统与VRM之间的重要交互作用。重要的是要考虑来自VRM的所有噪声路径，而不仅仅是一个小信号简化电阻和电感VRM表示。
在这些模拟中最值得注意的是，在输出阻抗和反向转移中可以看到输入滤波器电感的添加。输出阻抗受到输入滤波器的负影响，影响瞬态感应电压和目标阻抗性能。输入滤波器还引入了一个高Q反向传输峰值，可能甚至振荡。这导致负载电流动态电流在VRM输入处被放大，并分布在整个系统中。陶瓷输出电容显示出潜在的负面影响，既由于低ESR，也由于与转换器输出电容ESL和引脚电感的输出电感共振。
参考文献
1.www.spi2017.org/slides/SPI2017_Measurement_Based_VRM_Modeling_Slides_v0p5.pdf
2.S. Sandler，“基于测量的VRM建模”，Picotest, 2017，https://www.picotest.com/downloads/Measurement-Base-VRM-Model-Tutorial-Final-2017.pdf
