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纹波和噪声的测量方法

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纹波和噪声的测量方法

发布日期:2018-12-14 作者: 点击:

纹波和噪声电压是开关电源的主要性能参数之一,因此如何精准测量是一个十分重要问题。目前测量纹波和噪声电压是利用宽频带示波器来测量的方法,它能精准地测出纹波和噪声电压值。

  由于开关电源的品种繁多(有不同的拓扑、工作频率、输出功率、不同的技术要求等),但是各生产厂家都采用示波器测量法,仅测量装置上不完全相同,因此各厂对不同开关电源的测量都有自己的标准,即企业标准。

  用示波器测量纹波和噪声的装置由被测开关电源、负载、示波器及测量连线组成。有的测量装置中还焊上电感或电容、电阻等元件。

  

测纹波和噪声电压的要求如下:

  ● 要防止环境的电磁场干扰(EMI)侵入,使输出的噪声电压不受EMI的影响;

  ● 要防止负载电路中可能产生的EMI干扰;

  ● 对小型开关型模块电源,由于内部无输出电容或输出电容较小,所以在测量时要加上适当的输出电容。

  为满足第1条要求,测量连线应尽量短,并采用双绞线(消除共模噪声干扰)或同轴电缆;一般的示波器探头不能用,需用专用示波器探头;并且测量点应在电源输出端上,若测量点在负载上则会造成极大的测量误差。为满足第2点,负载应采用阻性假负载。

  经常有这样的情况发生,用户买回的开关电源或模块电源,在测量纹波和噪声这一性能指标时,发现与产品技术规格上的指标不符,大大地超过技术规格上的性能指标要求,这往往是用户的测量装置不合适,测量的方法(测量点的选择)不合适或采用通用的测量探头所致。

  几种测量装置

  1双绞线测量装置

  双绞线测量装置如图3所示。采用300mm(12英寸)长、#16AWG线规组成的双绞线与被测开关电源的+OUT及-OUT连接,在+OUT与-OUT之间接上阻性假负载。在双绞线末端接一个4TμF电解电容(钽电容)后输入带宽为50MHz(有的企业标准为20MHz)的示波器。在测量点连接时,一端要接在+OUT上,另一端接到地平面端。

  

图3 双绞线测量装置

  这里要注意的是,双绞线接地线的末端要尽量的短,夹在探头的地线环上。

  2 平行线测量装置

  平行线测量装置如图4所示。图4中,C1是多层陶瓷电容(MLCC),容量为1μF,C2是钽电解电容,容量是10μF。两条平行铜箔带的电压降之和小于输出电压值的2%。该测量方法的优点是与实际工作环境比较接近,缺点是较容易捡拾EMI干扰。

  

图4 平行线测量装置

  3 专用示波器探头

  图5所示为一种专用示波器探头直接与波测电源靠接。专用示波器探头上有个地线环,其探头的尖端接触电源输出正极,地线环接触电源的负极(GND),接触要可靠。

  

图5 示波器探头的接法

  这里顺便提出,不能采用示波器的通用探头,因为通用示波器探头的地线不屏蔽且较长,容易捡拾外界电磁场的干扰,造成较大的噪声输出,虚线面积越大,受干扰的影响越大,如图6所示。

  

图6 通用探头易造成干扰

  4 同轴电缆测量装置

  这里介绍两种同轴电缆测量装置。图7是在被测电源的输出端接R、C电路后经输入同轴电缆(50Ω)后接示波器的AC输入端;图8是同轴电缆直接接电源输出端,在同轴电缆的两端串接1个0.68μF陶瓷电容及1个47Ω/1w碳膜电阻后接入示波器。T形BNC连接器和电容电阻的连接如图9所示。

  

图7 同轴电缆测量装置1

  

图8 同轴电缆测量装置2

  

图9 T形BNC连接器和电容电阻的连接


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