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開關電源紋波測量與抑制淺析

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  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,達到這個目的最根本的解決方法就是要盡量防止紋波的出現,首先要清楚開關電源紋波的種類和出現原因。

隨著SWITCH的開關,電感L中的電流也是在輸出電流的有效值上下波動的。所以在輸出端也會出現一個與SWITCH同頻率的紋波,一般所說的紋波就是指這個。它與輸出電容的容量和ESR有關系。這個紋波的頻率與開關電源相同,為幾十到幾百KHz。


另外,SWITCH一般選用雙極性晶體管或者MOSFET,不管是哪種,在其導通和截止的時候,都會有一個上升時間和下降時間。這時候在電路中就會出現一個與SWITCH上升下降時間的頻率相同或者奇數倍頻的噪聲,一般為幾十MHz。同樣二極管D在反向恢復瞬間,其等效電路為電阻電容和電感的串聯,會引起諧振,出現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,是由于很多開關電源的功率器件使用外殼作為散熱器,出現的等效電容導致的。因為本人是做汽車電子研發的,關于后兩種噪聲接觸較少,所以暫不考慮。


開關電源紋波的測量


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,得到準確的波形。2,打開20MHz帶寬限制是防止高頻噪聲的干擾,防止測出錯誤的結果。因為高頻成分幅值較大,測量的時候應除去。3,拔掉示波器探頭的接地夾,使用接地環測量,是為了減少干擾。很多部門沒有接地環,假如誤差允許也直接用探頭的接地夾測量。但在判斷是否合格時要考慮這個因素。還有一點是要使用50終端。任何示波器的資料上介紹說,50模塊是除去DC成分,精確測量AC成分。但是很少有示波器配這種專門的探頭,大多數情況是使用標配100K到10M的探頭測量,影響暫時不清楚。


上面是測量開關紋波時基本的注意事項。假如示波器探頭不是直接接觸輸出點,應該用雙絞線,或者50同軸電纜方式測量。


在測量高頻噪聲時,使用示波器的全通帶,一般為幾百兆到GHz級別。其他與上述相同。可能不同的公司有不同的測試方法。歸根到底第一要清楚自己的測試結果。第二要得到客戶認可。有關示波器:


有些數字示波器因為干擾和存儲深度的原因,無法正確的測量出紋波。這時應更換示波器。這方面有時候雖然老的模擬示波器帶寬只有幾十兆,但表現要比數字示波器好。泰克公司有專門分開測量上述兩種紋波(噪聲)的軟件。同樣,有關示波器的接地,電源測試的相關知識,也可以看一下。


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