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電源紋波正確的測試姿勢

MEANWELL1982 ? 來源:南山掃地僧 ? 2023-04-20 09:40 ? 次閱讀

電源紋波是電源設(shè)計(jì)中常見的考量參數(shù),也是電力工程師常見的測試項(xiàng)目。本文將討論電源紋波的產(chǎn)生以及測試。注意,文中提到的“電源紋波”特指直流電源輸出中的交流分量。由于直流輸出中的交流電壓未被完全抑制,直流電壓呈周期性變化。

電源紋波

下面我們將詳細(xì)描述各種類型的電源紋波。

a、來自開關(guān)電源的開關(guān)紋波

首先以降壓(buck)電路為例進(jìn)行說明。降壓電路的開關(guān)器件以特定頻率導(dǎo)通或關(guān)斷。當(dāng)器件開關(guān)時會產(chǎn)生與開關(guān)周期一致的開關(guān)紋波。開關(guān)紋波的頻率范圍通常為幾十kHz至幾MHz。

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b、來自開關(guān)電源的高頻紋波

由于電路中寄生電感和電容的影響,實(shí)際中的開關(guān)電源還會隨著開關(guān)管的導(dǎo)通和截止瞬間產(chǎn)生高頻開關(guān)噪聲。開關(guān)噪聲的頻率高于開關(guān)頻率;其幅值與寄生參數(shù)和PCB布局有較大關(guān)聯(lián)。

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c、負(fù)載變化引入的紋波

在某些應(yīng)用場景中,負(fù)載電流會快速變化。電流的劇烈變化會導(dǎo)致輸出電壓的波動。

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很多實(shí)際應(yīng)用都對電源紋波有嚴(yán)格的要求。例如,射頻(RF)電路、高速時鐘和一些高速接口對開關(guān)紋波以及全帶寬的紋波都有嚴(yán)格要求。

測量電源紋波

示波器是測量紋波最常用的儀器。選擇示波器時有兩個主要考量因素:

帶寬選擇:選擇在所需范圍內(nèi)工作的示波器。例如,要測量500mHz的紋波,就不能使用100mHz示波器來測試并生成數(shù)據(jù)。

探頭類型:常見的探頭類型包括電壓探頭、同軸電纜和差分探頭。

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本文將重點(diǎn)介紹如何通過電壓探頭和同軸電纜進(jìn)行測試。

電壓探頭必須經(jīng)過事先校準(zhǔn)。無衰減1倍探頭的輸入阻抗可以忽略。當(dāng)示波器內(nèi)部阻抗為1MΩ時,總輸入阻抗也為1MΩ。

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高阻抗10倍探頭的輸入阻抗為9MΩ,當(dāng)示波器內(nèi)部輸入阻抗為1MΩ時,總輸入阻抗為10MΩ。如果采用10倍探頭,信號通過阻抗匹配后有10倍的衰減;而衰減比越高,信噪比越低。由于紋波屬于小信號,用1倍探頭無需阻抗匹配,信號沒有失真,會更加適合。

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測試方法也同樣重要。示波器探頭的地線就相當(dāng)于一個小電感,它產(chǎn)生的失真振鈴將會影響測試結(jié)果。通常我們建議采用最小環(huán)法進(jìn)行測試。如果無法使用示波器的最小環(huán),也可以用焊錫絲代替。測試時,探頭應(yīng)直接放在電容兩端,以盡量減小測試電路。對于開關(guān)紋波測試,建議將示波器的帶寬限制在20mHz,以盡量降低測試技術(shù)和探頭的影響。

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我們還建議測試開關(guān)紋波的累積值,用以驗(yàn)證電源的穩(wěn)定性,并確保無振蕩。有些負(fù)載對高頻噪聲有特殊的要求,需要在全帶寬范圍內(nèi)進(jìn)行測試。一般推薦使用同軸電纜進(jìn)行測試。因?yàn)橄啾韧S電纜,最小環(huán)測試的接地阻抗和測試環(huán)路仍然偏大。

同軸電纜是有極性的。將同軸電纜焊接到輸出電容的正負(fù)端可以產(chǎn)生更真實(shí)的波形。

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對于需要在更高和更低溫度下測試紋波的高可靠性產(chǎn)品,同軸電纜更加理想,它可以與為IC供電的設(shè)備放在一起,尤其是放在高溫或低溫箱中時,不會因纜線過長而導(dǎo)致測試結(jié)果失真。

結(jié)論

本文中回顧了測量電源紋波的基本方法,并探討了如何使用電壓探頭和同軸電纜進(jìn)行測試。對于要求嚴(yán)苛的開關(guān)模式設(shè)計(jì)、一般開關(guān)紋波應(yīng)用以及需要在全帶寬范圍內(nèi)提供適當(dāng)紋波值的應(yīng)用來說,電源紋波的產(chǎn)生與測試至關(guān)重要。

審核編輯 :李倩

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