电源纹波测试.docx
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电源纹波测试
开关电源的纹波和噪声
(
图
)
开关电源(包括
AC/DC
转换器、
DC/DC
转换器、
AC/DC
模块和
DC/DC
模块)与线性电源相比较,最突出的优点是
转换效率高,一般可达
80%
~
85%
,高的可达
90%
~
97%
;其次,开关电源采用高频变压器替代了笨重的工频变压
器,
不仅重量减轻,
体积也减小了,
因此应用范围越来越广。
但开关电源的缺点是由于其开关管工作于高频开关
状态,输出的纹波和噪声电压较大,一般为输出电压的
1%
左右(低的为输出电压的
0.5%
左右),最好产品的纹
波和噪声电压也有几十
mV
;而线性电源的调整管工作于线性状态,无纹波电压,输出的噪声电压也较小,其单
位是
μ
V
。
本文简单地介绍开关电源产生纹波和噪声的原因和测量方法、测量装置、测量标准及减小纹波和噪声的措施。
纹波和噪声产生的原因
开关电源输出的不是纯正的直流电压,
里面有些交流成分,
这就是纹波和噪声造成的。
纹波是输出直流电压的波
动,与开关电源的开关动作有关。
每一个开、关过程,电能从输入端被“泵到”输出端,形成一个充电和放电的
过程,
从而造成输出电压的波动,
波动频率与开关的频率相同。
纹波电压是纹波的波峰与波谷之间的峰峰值,
其
大小与开关电源的输入电容和输出电容的容量及品质有关。
噪声的产生原因有两种,一种是开关电源自身产生的;另一种是外界电磁场的干扰(
EMI
),它能通过辐射进入
开关电源或者通过电源线输入开关电源。
开关电源自身产生的噪声是一种高频的脉冲串,
由发生在开关导通与截止瞬间产生的尖脉冲所造成,
也称为开关
噪声。
噪声脉冲串的频率比开关频率高得多,
噪声电压是其峰峰值。
噪声电压的振幅很大程度上与开关电源的拓
扑、电路中的寄生状态及
PCB
的设计有关。
利用示波器可以看到纹波和噪声的波形,
如图
1
所示。
纹波的频率与开关管频率相同,
而噪声的频率是开关管的
两倍。
纹波电压的峰峰值和噪声电压的峰峰值之和就是纹波和噪声电压,其单位是
mVp-p
。
图
1
纹波和噪声的波形
纹波和噪声的测量方法
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的框图如图
2
所示。
它由被测开关电源、
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。