電源紋波測試的正確方法是一個涉及多個步驟和注意事項的精細(xì)過程。

一、測試前的準(zhǔn)備

1. 選擇合適的測試設(shè)備

• 示波器 ：示波器是測量電源紋波的主要工具，應(yīng)確保其帶寬和靈敏度符合測試要求。一般而言，示波器的帶寬應(yīng)高于被測紋波的頻率范圍，以確保能夠準(zhǔn)確捕捉紋波信號。
• 電壓探頭 ：選擇與被測電源輸出相匹配的電壓探頭，確保測量精度。

2. 測試環(huán)境設(shè)置

• 溫度與濕度 ：在電源行業(yè)和電源用戶對電源進(jìn)行鑒定時，通常要求測試環(huán)境保持在室內(nèi)（約20℃），濕度應(yīng)小于80%，以減少環(huán)境因素對測試結(jié)果的影響。
• 電磁干擾與機(jī)械震動 ：測試環(huán)境應(yīng)盡可能減少電磁干擾和機(jī)械震動，以確保測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。
• 儀器與被測電源 ：標(biāo)準(zhǔn)儀器與被測電源應(yīng)在測試環(huán)境下放置24小時以上，以確保儀器和被測電源的穩(wěn)定性和一致性。

二、測試步驟

1. 連接測試設(shè)備

• 將示波器的探頭連接到待測試的電源輸出端（通常是電源的正極和負(fù)極），確保連接牢固并正確接地，以避免干擾和安全風(fēng)險。

2. 設(shè)置示波器

• 時間基準(zhǔn) ：根據(jù)測試要求和預(yù)期的紋波頻率范圍，設(shè)置示波器的時間基準(zhǔn)。選擇合適的時間尺度（如毫秒/微秒）以清晰顯示紋波波形。
• 垂直靈敏度 ：設(shè)置示波器的垂直靈敏度，確保能夠準(zhǔn)確顯示紋波的電壓幅度。
• 觸發(fā)設(shè)置 ：選擇適當(dāng)?shù)挠|發(fā)模式和觸發(fā)電平。觸發(fā)模式可以選擇邊沿觸發(fā)或脈沖觸發(fā)，觸發(fā)電平可以設(shè)置為電源紋波期望值的一半或根據(jù)實際需要調(diào)整。

3. 測量紋波

• 打開示波器并觀察屏幕上的波形。確保波形穩(wěn)定且可以清晰地觀察到電源紋波的特征。紋波通常表現(xiàn)為周期性的起伏或波動。
• 使用示波器的測量功能（如峰值檢測、平均值檢測等）來測量紋波的峰峰值、最大值、最小值或平均值等參數(shù)。這些參數(shù)可以根據(jù)測試需求進(jìn)行選擇和記錄。

三、測量結(jié)果分析

• 將測量結(jié)果與規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較。不同行業(yè)和應(yīng)用可能有不同的紋波限制要求。根據(jù)測試結(jié)果判斷電源紋波是否在允許范圍內(nèi)。
• 如果測量結(jié)果超出規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)限制，則需要分析原因并采取相應(yīng)措施進(jìn)行改進(jìn)。可能的原因包括電源設(shè)計缺陷、濾波電路不足、負(fù)載變化等。

四、注意事項

1. 加載測試

• 對于純電源而言，測量電源紋波時通常要求在加載時測量。所加負(fù)載應(yīng)使輸出電流大于額定輸出電流的80%以上以模擬實際工作條件。

2. 測量標(biāo)準(zhǔn)選擇

• 對于低噪聲的純阻性負(fù)載或電子負(fù)載還需要選擇對應(yīng)的測量標(biāo)準(zhǔn)。不同的標(biāo)準(zhǔn)可能會產(chǎn)生不同的測量結(jié)果因此需要根據(jù)實際情況進(jìn)行選擇。

3. 紋波表示方法

• 紋波電壓可以用絕對量表示也可以用相對量表示。一般用紋波電壓與直流輸出電壓的比例來評價直流電源的濾波性能即紋波系數(shù)。紋波系數(shù)作為評價直流電源的一個重要指標(biāo)其計算方法為紋波電壓的有效值與直流輸出電壓的百分比。

4. 抑制紋波的方法

• 在測試過程中如果發(fā)現(xiàn)紋波過大可能需要采取抑制措施。常用的抑制方法包括加大濾波電路中電容容量、采用LC濾波電路、采用多級濾波電路、以線性電源代替開關(guān)電源以及合理布線等。這些方法可以根據(jù)紋波的類型和來源進(jìn)行有針對性的選擇和應(yīng)用。

如何抑制電源紋波的方式

抑制電源紋波是電源設(shè)計中至關(guān)重要的一環(huán)，它直接關(guān)系到電源的穩(wěn)定性和輸出質(zhì)量。以下將詳細(xì)介紹幾種常見的抑制電源紋波的方式，這些方法涵蓋了電路設(shè)計、元件選擇、布局布線等多個方面。

一、電路設(shè)計優(yōu)化

1. 濾波電路設(shè)計

• 加大輸出電感和輸出電容 ：這是最簡單且常用的濾波手段。通過增加輸出電容值，可以延緩導(dǎo)通時間，增大電源的調(diào)節(jié)時間，從而達(dá)到減小紋波的目的。通常，對于輸出電容，會選擇鋁電解電容以達(dá)到大容量的目的，但鋁電解電容在抑制高頻噪聲方面效果有限，且ESR（等效串聯(lián)電阻）較大。因此，常在其旁邊并聯(lián)一個陶瓷電容，以彌補(bǔ)其不足。
• LC濾波線路 ：在輸出端增加一級LC濾波線路，可以顯著抑制噪紋波。LC濾波器對噪紋波的抑制作用明顯，通過選擇合適的電感電容構(gòu)成濾波電路，可以有效減小紋波。采樣點通常選在LC濾波器之前。
• 多級濾波電路 ：對于要求更高的場合，可以采用多級濾波電路，通過多級濾波來進(jìn)一步降低紋波。

2. LDO濾波

• 在開關(guān)電源輸出之后接LDO（低壓差線性穩(wěn)壓器）濾波，是減少紋波和噪聲最有效的辦法之一。LDO濾波輸出電壓恒定，不需要改變原有的反饋系統(tǒng)，但成本較高且功耗較大。這種方法通常用于需要高精度輸出的高端開關(guān)電源上，如服務(wù)器信號、醫(yī)療設(shè)備等高精度儀器。

二、元件選擇與優(yōu)化

1. 電容選擇

• 輸出電容 ：如前所述，輸出電容的選擇對紋波抑制至關(guān)重要。除了鋁電解電容和陶瓷電容的組合外，還可以根據(jù)具體需求選擇其他類型的電容，如鉭電容等。
• 輸入電容 ：在靠近電流輸入端并聯(lián)電容，可以提供更穩(wěn)定的電流，有助于減小輸入端的紋波。

2. 電感選擇

• 電感的選擇也影響紋波的抑制效果。電感內(nèi)電流波動大小和電感值成反比，因此增大電感值可以減小電流的突變峰值，從而降低紋波的波動幅度。但需要注意的是，電感值不能無限制地增加，否則會增加成本和體積。

三、布局布線優(yōu)化

• 合理布局 ：在PCB設(shè)計中，合理布局是降低電源紋波的重要手段之一。應(yīng)盡量將高頻元件和低頻元件分開布局，減少相互干擾。同時，濾波元件應(yīng)盡量靠近電源輸出端，以縮短濾波路徑。
• 布線優(yōu)化 ：布線時，應(yīng)避免長距離平行布線以減少電磁耦合和串?dāng)_。對于高頻信號線，應(yīng)采用微帶線或帶狀線等結(jié)構(gòu)進(jìn)行布線，以減小信號衰減和輻射。

四、其他抑制方法

1. 減小寄生參數(shù)

• 減小控制功率器件、變壓器與機(jī)殼地之間的寄生電容，并在輸出端加共模抑制電感及電容，可以有效抑制共模紋波噪聲。

2. 控制環(huán)路優(yōu)化

• 選擇合適的控制環(huán)路參數(shù)，可以抑制調(diào)節(jié)器自激響應(yīng)，減少附加紋波的產(chǎn)生。同時，增強(qiáng)環(huán)路的穩(wěn)定性也有助于降低紋波。

3. 降低開關(guān)毛刺幅度

• 開關(guān)毛刺是產(chǎn)生高頻紋波的重要因素之一。通過優(yōu)化開關(guān)器件的驅(qū)動電路和保護(hù)電路，可以降低開關(guān)毛刺幅度，從而減少高頻紋波的產(chǎn)生。

五、綜合應(yīng)用與考慮

在實際應(yīng)用中，抑制電源紋波往往需要綜合考慮多種方法。例如，在設(shè)計高精度電源時，可以結(jié)合使用LC濾波、LDO濾波和合理布局布線等多種手段來降低紋波。同時，還需要根據(jù)具體的應(yīng)用場景和需求來選擇合適的元件和參數(shù)以達(dá)到最佳的抑制效果。

此外，隨著技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用的深入，新的抑制電源紋波的方法也在不斷涌現(xiàn)。例如，采用數(shù)字控制技術(shù)可以實現(xiàn)對電源輸出的精確控制和調(diào)節(jié)；采用新型濾波元件如磁珠、EMI濾波器等也可以提高濾波效果。因此，在設(shè)計和應(yīng)用過程中需要不斷關(guān)注新技術(shù)和新方法的發(fā)展動態(tài)以便及時采用更先進(jìn)的抑制手段來提高電源的穩(wěn)定性和可靠性。

電源紋波測試是確保電源質(zhì)量穩(wěn)定可靠的重要環(huán)節(jié)。通過選擇合適的測試設(shè)備、設(shè)置合適的測試環(huán)境、遵循正確的測試步驟并注意相關(guān)事項可以準(zhǔn)確測量電源紋波并評估其性能。同時根據(jù)測試結(jié)果采取相應(yīng)的抑制措施可以進(jìn)一步提高電源的濾波性能和穩(wěn)定性。