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開(kāi)關(guān)電源紋波測(cè)量與抑制淺析

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:818次  |  2020年05月20日  

我們最終的目的是要把輸出紋波降低到可以忍受的程度,達(dá)到這個(gè)目的最根本的解決方法就是要盡量防止紋波的出現(xiàn),首先要清楚開(kāi)關(guān)電源紋波的種類和出現(xiàn)原因。

隨著SWITCH的開(kāi)關(guān),電感L中的電流也是在輸出電流的有效值上下波動(dòng)的。所以在輸出端也會(huì)出現(xiàn)一個(gè)與SWITCH同頻率的紋波,一般所說(shuō)的紋波就是指這個(gè)。它與輸出電容的容量和ESR有關(guān)系。這個(gè)紋波的頻率與開(kāi)關(guān)電源相同,為幾十到幾百KHz。


另外,SWITCH一般選用雙極性晶體管或者M(jìn)OSFET,不管是哪種,在其導(dǎo)通和截止的時(shí)候,都會(huì)有一個(gè)上升時(shí)間和下降時(shí)間。這時(shí)候在電路中就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)與SWITCH上升下降時(shí)間的頻率相同或者奇數(shù)倍頻的噪聲,一般為幾十MHz。同樣二極管D在反向恢復(fù)瞬間,其等效電路為電阻電容和電感的串聯(lián),會(huì)引起諧振,出現(xiàn)的噪聲頻率也為幾十MHz。這兩種噪聲一般叫做高頻噪聲,幅值通常要比紋波大得多。


假如是AC/DC變換器,除了上述兩種紋波(噪聲)以外,還有AC噪聲,頻率是輸入AC電源的頻率,為50~60Hz左右。還有一種共模噪聲,是由于很多開(kāi)關(guān)電源的功率器件使用外殼作為散熱器,出現(xiàn)的等效電容導(dǎo)致的。因?yàn)楸救耸亲銎囯娮友邪l(fā)的,關(guān)于后兩種噪聲接觸較少,所以暫不考慮。


開(kāi)關(guān)電源紋波的測(cè)量


基本要求:使用示波器AC耦合,20MHz帶寬限制,拔掉探頭的地線


1,AC耦合是去掉疊加的直流電壓,得到準(zhǔn)確的波形。2,打開(kāi)20MHz帶寬限制是防止高頻噪聲的干擾,防止測(cè)出錯(cuò)誤的結(jié)果。因?yàn)楦哳l成分幅值較大,測(cè)量的時(shí)候應(yīng)除去。3,拔掉示波器探頭的接地夾,使用接地環(huán)測(cè)量,是為了減少干擾。很多部門沒(méi)有接地環(huán),假如誤差允許也直接用探頭的接地夾測(cè)量。但在判斷是否合格時(shí)要考慮這個(gè)因素。還有一點(diǎn)是要使用50終端。任何示波器的資料上介紹說(shuō),50模塊是除去DC成分,精確測(cè)量AC成分。但是很少有示波器配這種專門的探頭,大多數(shù)情況是使用標(biāo)配100K到10M的探頭測(cè)量,影響暫時(shí)不清楚。


上面是測(cè)量開(kāi)關(guān)紋波時(shí)基本的注意事項(xiàng)。假如示波器探頭不是直接接觸輸出點(diǎn),應(yīng)該用雙絞線,或者50同軸電纜方式測(cè)量。


在測(cè)量高頻噪聲時(shí),使用示波器的全通帶,一般為幾百兆到GHz級(jí)別。其他與上述相同。可能不同的公司有不同的測(cè)試方法。歸根到底第一要清楚自己的測(cè)試結(jié)果。第二要得到客戶認(rèn)可。有關(guān)示波器:


有些數(shù)字示波器因?yàn)楦蓴_和存儲(chǔ)深度的原因,無(wú)法正確的測(cè)量出紋波。這時(shí)應(yīng)更換示波器。這方面有時(shí)候雖然老的模擬示波器帶寬只有幾十兆,但表現(xiàn)要比數(shù)字示波器好。泰克公司有專門分開(kāi)測(cè)量上述兩種紋波(噪聲)的軟件。同樣,有關(guān)示波器的接地,電源測(cè)試的相關(guān)知識(shí),也可以看一下。


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