開關(guān)電源紋波的概念 Hengfu switching power supply
開關(guān)電源的紋波是指疊加在開關(guān)電源輸出電壓上的波動部分,由兩部分組成,頻率與開關(guān)頻率一致的交流電壓和頻率為工頻的交流電壓。噪聲一般是指輸出電壓上疊加的高頻尖峰。兩者疊加后構(gòu)成了輸出電壓波動總量,即輸出電壓的紋波和噪聲,一般以mVp-p計量。
要在產(chǎn)品設(shè)計階段準(zhǔn)確測量開關(guān)頻率下的紋波,需要使用隔直板+同軸電纜,而隔直板上的電容容量需要根據(jù)開關(guān)頻率進(jìn)行確定。
方法是:用同軸電纜從電源模塊上引出輸出,接到隔直板上,然后再通過同軸電纜接入示波器。示波器阻抗選擇50歐姆,AC耦合,帶寬限制在20MHz,然后進(jìn)行測量與讀數(shù)。因其產(chǎn)生原因是開關(guān)電源的輸出電流紋波在輸出電容的ESR上充放電,所以測出的波形一般近似于三角波。噪聲測量:將示波器的帶寬限制取消,其余配置與紋波測量相同,然后進(jìn)行測量與讀數(shù)。
開關(guān)電源紋波測量誤差的原因分析 Hengfu switching power supply
我們在測試紋波的時候,希望能夠測試準(zhǔn)確,不希望其他頻段的干擾引入導(dǎo)致測試數(shù)據(jù)異常。所以用同軸電纜或者探頭測試紋波的時候,地線的處理都尤為關(guān)鍵,否則會通過地線引入不必要的噪聲。但在一般僅使用普通探頭進(jìn)行開關(guān)電源紋波和噪聲測量時,測試者會誤操作,個錯誤是使用了一支帶長接地引線的示波器探頭;第二個錯誤是將探頭置于電源變壓器和開關(guān)元件附近;后一個錯誤是在探頭測試節(jié)點(diǎn)未配置干擾吸收電容。
以上問題的產(chǎn)生是未考慮到在開關(guān)電源中,開關(guān)半導(dǎo)體元件存在高dv/dt電壓和大di/dt電流,耦合自電源變壓器的磁場,耦合自開關(guān)節(jié)點(diǎn)的電場,以及由變壓器互繞電容產(chǎn)生的共模電流,這些都會在示波器探頭周圍產(chǎn)生空間干擾信號,被探頭的地線引線接收造成測量誤差。
電源紋波指標(biāo)是一項(xiàng)很重要的參數(shù)。干凈的電源是數(shù)字電路穩(wěn)定工作的前提,也是模擬器件的各項(xiàng)參數(shù)的重要保障。為確定電源的質(zhì)量,必須對電源的輸出紋波進(jìn)行準(zhǔn)確測量。但很多人測量得到的紋波值動輒上百mV,甚至幾百mV,遠(yuǎn)遠(yuǎn)比器件手冊提供的大紋波值大,這主要是測量方法的不正確造成的。
開關(guān)電源紋波的測量 Hengfu switching power supply
正確的測量方法
正確的測量要素,盡量減小探頭測量環(huán)路。正確使用探頭測試紋波和噪聲如下:
· 1)限制示波器帶寬為20MHz,目的是避免數(shù)字電路的高頻噪聲影響紋波測量,盡量保證測量的準(zhǔn)確性;
· 2)示波器設(shè)置耦合方式為交流耦合,選擇合適的電壓檔位,測量總的紋波和噪聲時X軸設(shè)置5mS/div或更大;
· 3)使用示波器自帶的原裝測試探頭,拆除探頭的接地線和外殼,在探頭前端插上測試短針,保證接地線長度小于1cm;
· 4)在電源輸出測試端并聯(lián)47uf電解電容和0.1uf薄膜電容。
· 5)示波器地懸空,只通過探頭地與測試信號的參考點(diǎn)共地,不要通過其他方式與測試設(shè)備共地,避免給紋波測量引入很大的地噪聲。例如:當(dāng)示波器和其他儀器共插線板時,其他儀器的開關(guān)可能通過接地線給測試帶來噪聲干擾。
開關(guān)電源紋波的注意事項(xiàng) Hengfu switching power supply
所以在有條件的情況下盡量使用隔直板+同軸電纜的配置,同軸電纜能很好的抑制空間中的輻射。如果只能單純使用示波器測量的話,地線夾要盡可能短,并繞在探頭上,即成環(huán)小。