電源紋波過(guò)大的原因及解決方法

大家好，小科來(lái)為大家解答以上問(wèn)題。電源紋波過(guò)大的原因及解決方法這個(gè)很多人還不知道，現(xiàn)在讓我們一起來(lái)看看吧！

1、什么是漣漪？

2、由于DC穩(wěn)壓電源一般是由交流電源經(jīng)過(guò)整流穩(wěn)壓形成的，所以DC穩(wěn)壓量中難免有一些交流分量，這種疊加在DC穩(wěn)壓量上的交流分量稱為紋波。

3、紋波成分復(fù)雜，其形式一般為頻率高于工頻的類正弦波諧波，另一種為脈寬較窄的脈沖波。

4、對(duì)于不同的場(chǎng)合，對(duì)波紋的要求是不同的。

5、紋波可以用有效值或峰值、絕對(duì)量或相對(duì)量來(lái)表示。

6、比如一個(gè)電源在穩(wěn)態(tài)下工作，其輸出為100V 5A，測(cè)得的紋波有效值為10mV，為紋波的絕對(duì)量，而相對(duì)量為紋波系數(shù)=紋波電壓/輸出電壓=10mv/100V=0.01%，等于萬(wàn)分之一。

7、為什么你的電源紋波這么大？

8、用戶測(cè)試其開(kāi)關(guān)電源輸出5V信號(hào)的500MHz示波器紋波時(shí)，發(fā)現(xiàn)紋波和噪聲的峰峰值達(dá)到900 mV以上(如下圖所示)，而其開(kāi)關(guān)電源紋波的標(biāo)稱峰峰值為20mv。

9、雖然用戶電路板上、下級(jí)都有LDO來(lái)穩(wěn)定開(kāi)關(guān)電源的輸出，但用戶認(rèn)為測(cè)量結(jié)果過(guò)大不可信，希望找出問(wèn)題所在。

10、問(wèn)題分析

11、功率紋波測(cè)試過(guò)大的問(wèn)題通常與使用的探頭和前端的連接方式有關(guān)。

12、首先檢查了用戶探頭的連接方式，發(fā)現(xiàn)它使用了如下左圖所示的長(zhǎng)鱷魚夾地線，接地點(diǎn)卡在單板的固定螺絲上，所以整個(gè)接地回路比較大。

13、因?yàn)榇蟮慕拥鼗芈窌?huì)引入更多的空間電磁輻射噪聲和開(kāi)關(guān)電源引起的接地回路噪聲，所以會(huì)換成下圖所示的短接地彈簧銷。

14、經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)試，發(fā)現(xiàn)實(shí)測(cè)紋波噪聲的峰峰值有了很大的改善，如下圖所示。

15、但紋波噪聲的峰峰值仍在40 mV以上，與開(kāi)關(guān)電源廠的商標(biāo)20mV仍有較大差別。

16、進(jìn)一步查看用戶使用的探頭型號(hào)，發(fā)現(xiàn)用戶使用的是示波器上1033601標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)源探頭。

17、如下圖所示。

18、1033601的探頭將被測(cè)信號(hào)衰減10倍后送入示波器，然后示波器將被測(cè)信號(hào)數(shù)學(xué)放大10倍。

19、這種探頭的優(yōu)點(diǎn)是可以通過(guò)前面的匹配電路將探頭的帶寬提高到幾百M(fèi)Hz，擴(kuò)大了示波器的范圍，但對(duì)于小信號(hào)測(cè)量不是特別有利。

20、如果被測(cè)信號(hào)本身的幅度很小，如果再衰減10倍，可能會(huì)淹沒(méi)在示波器的底部噪聲中。即使在數(shù)學(xué)上再放大10倍，信噪比本身也不會(huì)提高。

21、因此，應(yīng)盡量使用衰減比小的探頭，如1:1的探頭來(lái)測(cè)量電源的紋波噪聲。

22、然后又發(fā)現(xiàn)了另一個(gè)1:1被動(dòng)探頭。這款1:1無(wú)源探頭雖然帶寬不高(一般幾十MHz)，但衰減比小，非常適合小信號(hào)測(cè)試。

23、下圖為1:1無(wú)源探頭和1033601探頭在不同帶寬限制下的對(duì)比測(cè)試結(jié)果。

24、可以看出，使用1:1探頭，設(shè)置20MHz帶寬限制后，測(cè)得的紋波噪聲峰峰值小于10mV，遠(yuǎn)優(yōu)于1033601探頭的測(cè)試結(jié)果。

25、從1:1探頭的測(cè)試結(jié)果可以看到清晰的紋波波形，滿足用戶對(duì)20mV紋波噪聲的預(yù)期。

26、此外，我們還可以看到帶寬限制也可以提高噪聲的峰峰值。

27、問(wèn)題總結(jié)

28、這是電源紋波測(cè)試的典型問(wèn)題。

29、通過(guò)采用短接地、低衰減比探頭和帶寬限制功能，我們大大改善了紋波噪聲的測(cè)試結(jié)果。

30、一般來(lái)說(shuō)，功率紋波測(cè)試結(jié)果的影響因素按重要性主要包括以下幾個(gè)方面：

31、1.前端連接線和接地回路的長(zhǎng)度：長(zhǎng)的接地回路會(huì)拾取更多的電磁輻射和開(kāi)關(guān)電源的接地噪聲，因此需要使用盡可能短的接地電容

32、2.探頭的衰減比：衰減比大的探頭會(huì)使小信號(hào)的幅度變?nèi)?，甚至淹沒(méi)在示波器的底噪中，因此應(yīng)盡可能使用衰減比1:1的探頭。

3、 帶寬限制：很多電磁噪聲和示波器的底噪聲都是寬帶的，設(shè)置合適的帶寬限制可以濾除額外的噪聲。

34、很多電源紋波噪聲測(cè)試場(chǎng)合使用20MHz的帶寬限制，也有些芯片會(huì)要求測(cè)到80MHz或200MHz。

4、 測(cè)量量程：通常會(huì)在小量程檔下(比如10mv/格或20mv/格)進(jìn)行電源紋波的測(cè)試。

36、量程打得越大，示波器的底噪聲越高。

37、但有些示波器的偏置范圍有限，在小檔位下時(shí)可能不能夠把被測(cè)的直流電壓信號(hào)拉回到屏幕中心附近進(jìn)行測(cè)量，所以很多時(shí)候會(huì)使用示波器的AC耦合功能把直流隔離掉再進(jìn)行紋波噪聲測(cè)試。

5、 輸入阻抗：很多示波器有50歐姆和1M歐姆的輸入阻抗選擇，通常50歐姆輸入阻抗下示波器的底噪聲更低。

39、不過(guò)示波器連接大部分無(wú)源探頭時(shí)都會(huì)自動(dòng)把阻抗切換到1M歐姆，只有連接有源探頭或同軸電纜時(shí)才可以設(shè)置為50歐姆輸入阻抗。

在進(jìn)行實(shí)際測(cè)試之前，一個(gè)比較好的習(xí)慣是先檢查一下當(dāng)前使用的設(shè)備和設(shè)置下的系統(tǒng)的底噪聲。

41、下面圖中的5個(gè)波形分別是使用500M的S系列示波器在使用不同的探頭和帶寬設(shè)置下的底噪聲結(jié)果。

42、波形從上到下依次為：50歐姆輸入阻抗，1:1探頭，500MHz帶寬;1M歐姆輸入阻抗，1:1探頭，20MHz帶寬;1M歐姆輸入阻抗，1:1探頭，500MHz帶寬;1M歐姆輸入阻抗，10:1探頭，20MHz帶寬;1M歐姆輸入阻抗，10:1探頭，500MHz帶寬。

43、其底噪聲的峰峰值從不到1mV直到接近30mV，可見(jiàn)測(cè)試中探頭、帶寬、輸入阻抗設(shè)置的重要性。

如果手頭實(shí)在沒(méi)有合適的低衰減比的探頭，也可以用50歐姆的同軸電纜用如下方式自制一個(gè)探頭。

46、實(shí)際上就是把電纜的一頭接在示波器上，示波器設(shè)置為50歐姆輸入阻抗;電纜的另一頭剝開(kāi)，屏蔽層焊接在被測(cè)電路地上，中心導(dǎo)體通過(guò)一個(gè)隔直電容連接被測(cè)的電源信號(hào)。

47、這種方法的優(yōu)點(diǎn)是低成本，低衰減比，缺點(diǎn)是一致性不好，隔直電容參數(shù)及帶寬不好控制。

48、另外，近些年示波器廠商還推出了專門為電源紋波測(cè)試設(shè)計(jì)的探頭，結(jié)合了低衰減比(1.1:1)、高帶寬(硬件2GHz，可以軟件設(shè)置帶寬限制)、兼顧測(cè)量需要和噪聲的阻抗匹配(探頭本身直流輸入阻抗為50k歐姆，但示波器端是50歐姆輸入阻抗頻譜)、短地線(提供很低環(huán)路電感的焊接前端)、大偏置范圍(可以到±24V)、可以紋波和直流電壓同時(shí)測(cè)試等優(yōu)點(diǎn)，適用于對(duì)于電源紋波測(cè)量要求比較高的用戶。

原文標(biāo)題：為什么你的電源紋波那么大?

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