开关电源纹波测量与抑制浅析

2020-05-20      781 次浏览

我们最终的目的是要把输出纹波降低到可以忍受的程度,达到这个目的最根本的解决方法就是要尽量防止纹波的出现,首先要清楚开关电源纹波的种类和出现原因。

随着SWITCH的开关,电感L中的电流也是在输出电流的有效值上下波动的。所以在输出端也会出现一个与SWITCH同频率的纹波,一般所说的纹波就是指这个。它与输出电容的容量和ESR有关系。这个纹波的频率与开关电源相同,为几十到几百KHz。


另外,SWITCH一般选用双极性晶体管或者MOSFET,不管是哪种,在其导通和截止的时候,都会有一个上升时间和下降时间。这时候在电路中就会出现一个与SWITCH上升下降时间的频率相同或者奇数倍频的噪声,一般为几十MHz。同样二极管D在反向恢复瞬间,其等效电路为电阻电容和电感的串联,会引起谐振,出现的噪声频率也为几十MHz。这两种噪声一般叫做高频噪声,幅值通常要比纹波大得多。


假如是AC/DC变换器,除了上述两种纹波(噪声)以外,还有AC噪声,频率是输入AC电源的频率,为50~60Hz左右。还有一种共模噪声,是由于很多开关电源的功率器件使用外壳作为散热器,出现的等效电容导致的。因为本人是做汽车电子研发的,关于后两种噪声接触较少,所以暂不考虑。


开关电源纹波的测量


基本要求:使用示波器AC耦合,20MHz带宽限制,拔掉探头的地线


1,AC耦合是去掉叠加的直流电压,得到准确的波形。2,打开20MHz带宽限制是防止高频噪声的干扰,防止测出错误的结果。因为高频成分幅值较大,测量的时候应除去。3,拔掉示波器探头的接地夹,使用接地环测量,是为了减少干扰。很多部门没有接地环,假如误差允许也直接用探头的接地夹测量。但在判断是否合格时要考虑这个因素。还有一点是要使用50终端。任何示波器的资料上介绍说,50模块是除去DC成分,精确测量AC成分。但是很少有示波器配这种专门的探头,大多数情况是使用标配100K到10M的探头测量,影响暂时不清楚。


上面是测量开关纹波时基本的注意事项。假如示波器探头不是直接接触输出点,应该用双绞线,或者50同轴电缆方式测量。


在测量高频噪声时,使用示波器的全通带,一般为几百兆到GHz级别。其他与上述相同。可能不同的公司有不同的测试方法。归根到底第一要清楚自己的测试结果。第二要得到客户认可。有关示波器:


有些数字示波器因为干扰和存储深度的原因,无法正确的测量出纹波。这时应更换示波器。这方面有时候虽然老的模拟示波器带宽只有几十兆,但表现要比数字示波器好。泰克公司有专门分开测量上述两种纹波(噪声)的软件。同样,有关示波器的接地,电源测试的相关知识,也可以看一下。


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