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地線要短――測試開關電源紋波時

作者: 時間:2018-07-26 來源:網(wǎng)絡 收藏

的紋波是指,疊加在輸出電壓上,頻率與開關頻率一致的交流量,其產(chǎn)生原因是的電流紋波作用在電容的ESR上。而噪聲一般是指全帶寬下輸出電壓上疊加的交流量。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201807/383961.htm

紋波、噪聲,需要使用隔直板+同軸電纜,而隔直板上的電容容量需要根據(jù)開關頻率進行確定。

紋波:用同軸電纜從電源模塊上引出輸出,接到隔直板上,然后再通過同軸電纜接入示波器。示波器阻抗選擇50歐姆,AC耦合,帶寬限制在20MHz,然后進行與讀數(shù)。測出的波形一般近似于三角波。

噪聲測量:將示波器的帶寬限制取消,其余配置相同,然后進行測量與讀數(shù)。

我們在測試紋波的時候,希望能夠測試準確,不希望其他頻段的干擾引入導致測試數(shù)據(jù)異常。所以用同軸電纜或者探頭測試紋波的時候,地線的處理都尤為關鍵,否則會通過地線引入不必要的噪聲。

在圖所示的示例中,測試者犯了兩個錯誤。他的第一個錯誤是使用了一支帶長接地引線的示波器探針;他的第二個錯誤是將探針形成的環(huán)路和接地引線均置于電源變壓器和開關元件附近;他的最后一個錯誤是允許示波器探針和輸出電容之間存在多余電感。該問題在紋波波形中表現(xiàn)為高頻拾取。在電源中,存在大量可以很輕松地與探針耦合的高速、大信號電壓和電流波形,其中包括耦合自電源變壓器的磁場,耦合自開關節(jié)點的電場,以及由變壓器互繞電容產(chǎn)生的共模電流。

DC/DC模塊的電源紋波指標是一項很重要的參數(shù)。干凈的電源是數(shù)字電路穩(wěn)定工作的前提,也是模擬器件的各項參數(shù)的重要保障。為確定電源的質量,必須對DC/DC模塊的輸出紋波進行測量。但很多人測量得到的紋波值動輒上百mV,甚至幾百mV,遠遠比器件手冊提供的最大紋波值大,這主要是測量方法的不正確造成的。

正確的測量方法

1)限制示波器帶寬為20MHz(大多中低端示波器檔位限制在20MHz,高端產(chǎn)品還有200MHz帶寬限制的選擇),目的是避免數(shù)字電路的高頻噪聲影響紋波測量,盡量保證測量的準確性。

2)設置耦合方式為交流耦合,方便測量(以更小檔位來仔細觀測紋波,不關心直流電平).

3)保證探頭接地盡量短(測量紋波動輒上百mV的主要原因就是接地線太長),盡量使用探頭自帶的原裝測試短針。如果沒有測試短針,可以拆除探頭的接地線和外殼,露出探頭地殼,自制接地線纏繞在探頭地殼上,保證接地線長度小于1cm。

4)示波器地懸空,只通過探頭地與測試信號的參考點共地,不要通過其他方式與測試設備共地,這樣會給紋波測量引入很大的地噪聲。例如:當示波器和其他儀器共插線板時,其他儀器的開關可能通過接地線給測試帶來噪聲干擾。

地線過長,導致測試結果明顯不正確。

探頭的GND和信號兩個探測點的距離也非常重要,當兩點相距較遠,會有很多EMI噪聲輻射到探頭的信號回路中(如下圖所示),示波器觀察的波形包括了其他信號分量,導致錯誤的測試結果。所以要盡量減小探頭的信號與地的探測點間距,減小環(huán)路面積。

在隔離電源中,會產(chǎn)生大量流經(jīng)探針接地連接點的共模電流。這就在電源接地連接點和示波器接地連接點之間形成了壓降,從而表現(xiàn)為紋波。要防止這一問題的出現(xiàn),我們就需要特別注意電源設計的共模濾波。另外,將示波器引線纏繞在鐵氧體磁心周圍也有助于最小化這種電流。這樣就形成了一個共模電感器,其在不影響差分電壓測量的同時,還減少了共模電流引起的測量誤差。下圖顯示了該完全相同電路的紋波電壓,其使用了改進的測量方法。這樣,高頻峰值就被真正地消除了。

1.有條件的話使用隔直板+同軸電纜的配置,同軸電纜能很好的抑制空間中的輻射。

2.單純使用示波器測量的話,地線夾要盡可能短,并繞在探針上,即成環(huán)最小;有條件的話,將示波器引線纏繞在鐵氧體磁芯上。

3.最好直接測量電源模塊的輸出引腳。



關鍵詞: 測量 開關電源

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