开关电源纹波测量方法与细节

发布时间 2023-03-26 20:08:46作者: 浮沉_fuchen

输出纹波是电源的一个重要参数。之前只知道直流电源输出纹波这个概念,大概就是输出电压的波动程度,没有深究,前几天自己做了一个电源,想起来要测量输出纹波,不测不要紧,这一测就出了问题,示波器上赫然显示波形的峰峰值是800mV,显然不合理,于是着手查资料解决。

一、电源纹波和噪声的定义PARD(periodicand random deviation):

  1. 电源纹波(Power Ripple):

直流电压/电流中,叠加在直流稳定量上的交流分量,用电压和电流的均方根值(mVrms/mArms)或峰峰值(mVpp/mApp)来表示。
纹波是由于直流稳定电源的电压波动而造成的一种现象,因为直流稳定电源一般是由交流电源经整流稳压等环节而形成的,这就不可避免地在直流稳定量中多少带有一些交流成份,这种叠加在直流稳定量上的交流分量就称之为纹波。纹波的成分较为复杂,它的形态一般为频率高于工频的类似正弦波的谐波,另一种则是宽度很窄的脉冲波。

  1. 电源噪声(Power Noise):

开关管高速通断,使电压/电流急速变化而引起的高频噪声。
输出电压波形

二、出差错的地方

  1. 第一部分问题出在示波器的使用上,在测量时没有选择交流(AC)耦合以去除直流分量,并且没有将示波器采样带宽限制在20MHz以内,这是所测“纹波”在夸张的800mV的主要原因。
  2. 测量时示波器探头没有使用接地弹簧,而且使用接地夹夹在了信号发生器的接地夹一起,引入了噪声干扰。

三、具体测量方法

以下是我在芯龙半导体公司官网找到的电源纹波测量方法:

  1. 带宽限制:开启 20MHz 带宽限制
    纹波电压的频率等同于芯片开关频率,为了防止探头拾取到环境中的高频噪声,我们需要将示波器中测试纹波电压的通
    道带宽限制在 20MHz 。

  2. 耦合方式:选择交流 AC 耦合
    纹波电压是指叠加在直流电压中的交流成分,所以我们在测试纹波电压时,可以选用交流耦合方式,只测量叠加在直流信号上的交流信号即可。

  3. 探头设置:取消探头地线夹
    由于探头自带地线夹会像天线一样接收空间中的电磁辐射,影响测试结果,所以测试时不能使用地线夹,如图 1 。推荐
    使用探头顶部的接地点接地,即探头直接靠在测试端,如图 2 。
    示波器探头接法

  4. 还应该注意:探头不能偏向开关型器件,以避免开关器件带来的噪声。