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準(zhǔn)確測(cè)量電源紋波的方法分析

作者: 時(shí)間:2012-10-27 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

  本身有一定技巧性。圖1給出了一個(gè)不當(dāng)使用示波器的實(shí)例。在這個(gè)例子中出現(xiàn)了幾個(gè)錯(cuò)誤,首先是使用了接地線很長(zhǎng)的示波器探針;其二是讓由探針和接地線形成的回路靠近功率變壓器和開(kāi)關(guān)元件;最后是允許在示波器探針和輸出電容之間形成額外的電感。其結(jié)果帶來(lái)的問(wèn)題是在測(cè)得的紋波波形中攜帶了拾取的高頻成分。

  在電源中有許多很容易耦合到探針中的高速的、大電壓和電流信號(hào)波形,其中包括來(lái)自功率變壓器的磁場(chǎng)耦合、來(lái)自開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)的電場(chǎng)耦合、以及由變壓器交繞(interwinding)電容產(chǎn)生的共模電流。



  圖1:不當(dāng)?shù)募y波得到糟糕的結(jié)果。

  采用正確的測(cè)量技術(shù)可切實(shí)改善紋波測(cè)量的結(jié)果。首先,通常會(huì)規(guī)定紋波的帶寬上限,以避免拾取超出紋波帶寬上限的高頻噪聲,應(yīng)該給用于測(cè)量的示波器設(shè)定合適的帶寬上限。其次,可以通過(guò)摘掉探針的“帽子”來(lái)去掉接地長(zhǎng)引線形成的天線。如圖2所示,我們把一段短線繞在探針接地引線周圍,并使之與電源地相連接。這樣做附帶的好處是縮短暴露在電源附近高強(qiáng)度電磁輻射中的探針長(zhǎng)度,從而進(jìn)一步減少高頻拾取。

  最后,在隔離電源中,真正的共模電流是由在探針接地引線中流動(dòng)的電流產(chǎn)生的,這就使得在電源地和示波器地之間產(chǎn)生電壓降,表現(xiàn)為紋波。要抑制這個(gè)紋波,需要在電源設(shè)計(jì)中仔細(xì)考慮共模濾波問(wèn)題。

  此外,把把示波器引線繞在鐵芯上可減小這個(gè)電流,因?yàn)檫@樣會(huì)形成一個(gè)不影響差分電壓測(cè)量、但可降低由共模電流產(chǎn)生的測(cè)量誤差的共模電感。圖2顯示了采用改進(jìn)測(cè)量技術(shù)對(duì)同一電路得到的紋波電壓測(cè)量結(jié)果。可以看到,高頻尖刺已幾乎消除。


  圖2:四種簡(jiǎn)單改進(jìn)極大地改善了測(cè)量結(jié)果。

  事實(shí)上,當(dāng)電源集成到系統(tǒng)中之后,性能甚至?xí)?。在電源和系統(tǒng)其它部分之間幾乎總會(huì)存在一定量的電感。電感可能是由導(dǎo)線或在印刷線路板上的蝕刻線形成的,而在芯片附近總會(huì)有作為電源負(fù)載的附加旁路電容,這兩者形成低通濾波效應(yīng)并進(jìn)一步降低電源紋波和/或高頻噪聲。

  舉一個(gè)極端的例子,由電感量為15nH的長(zhǎng)一英寸的短線和電容量10μF的旁路電容構(gòu)成的濾波器,其截止頻率為400kHz。該實(shí)例意味著能大幅減少高頻噪聲。該濾波器的截止頻率比電源紋波頻率低很多倍,可以切實(shí)降低紋波。聰明的工程師應(yīng)該在測(cè)試過(guò)程中設(shè)法利用它。

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