您现在的位置是:首页 > DC/DC > 技术解析

地线要短——测试开关电源纹波时

时间:2017-09-08 来源:

开关电源的纹波是指,叠加在开关电源输出电压上,频率与开关频率一致的交流量,其产生原因是开关电源的电流纹波作用在电容的ESR上。而噪声一般是指全带宽下输出电压上叠加的交流量。

测量纹波、噪声,需要使用隔直板+同轴电缆,而隔直板上的电容容量需要根据开关频率进行确定。

纹波测量:用同轴电缆从电源模块上引出输出,接到隔直板上,然后再通过同轴电缆接入示波器。示波器阻抗选择50欧姆,AC耦合,带宽限制在20MHz,然后进行测量与读数。测出的波形一般近似于三角波。

噪声测量:将示波器的带宽限制取消,其余配置相同,然后进行测量与读数。

我们在测试纹波的时候,希望能够测试准确,不希望其他频段的干扰引入导致测试数据异常。所以用同轴电缆或者探头测试纹波的时候,地线的处理都尤为关键,否则会通过地线引入不必要的噪声。

 

 

在图所示的示例中,测试者犯了两个错误。他的第一个错误是使用了一支带长接地引线的示波器探针;他的第二个错误是将探针形成的环路和接地引线均置于电源变压器和开关元件附近;他的最后一个错误是允许示波器探针和输出电容之间存在多余电感。该问题在纹波波形中表现为高频拾取。在电源中,存在大量可以很轻松地与探针耦合的高速、大信号电压和电流波形,其中包括耦合自电源变压器的磁场,耦合自开关节点的电场,以及由变压器互绕电容产生的共模电流。

DC/DC模块的电源纹波指标是一项很重要的参数。干净的电源是数字电路稳定工作的前提,也是模拟器件的各项参数的重要保障。为确定电源的质量,必须对DC/DC模块的输出纹波进行测量。但很多人测量得到的纹波值动辄上百mV,甚至几百mV,远远比器件手册提供的最大纹波值大,这主要是测量方法的不正确造成的。

正确的测量方法

1)限制示波器带宽为20MHz(大多中低端示波器档位限制在20MHz,高端产品还有200MHz带宽限制的选择),目的是避免数字电路的高频噪声影响纹波测量,尽量保证测量的准确性。

2)设置耦合方式为交流耦合,方便测量(以更小档位来仔细观测纹波,不关心直流电平).

3)保证探头接地尽量短(测量纹波动辄上百mV的主要原因就是接地线太长),尽量使用探头自带的原装测试短针。如果没有测试短针,可以拆除探头的接地线和外壳,露出探头地壳,自制接地线缠绕在探头地壳上,保证接地线长度小于1cm。

 

 

4)示波器地悬空,只通过探头地与测试信号的参考点共地,不要通过其他方式与测试设备共地,这样会给纹波测量引入很大的地噪声。例如:当示波器和其他仪器共插线板时,其他仪器的开关可能通过接地线给测试带来噪声干扰。

 

 

地线过长,导致测试结果明显不正确。

探头的GND和信号两个探测点的距离也非常重要,当两点相距较远,会有很多EMI噪声辐射到探头的信号回路中(如下图所示),示波器观察的波形包括了其他信号分量,导致错误的测试结果。所以要尽量减小探头的信号与地的探测点间距,减小环路面积。

 

 

 

 

在隔离电源中,会产生大量流经探针接地连接点的共模电流。这就在电源接地连接点和示波器接地连接点之间形成了压降,从而表现为纹波。要防止这一问题的出现,我们就需要特别注意电源设计的共模滤波。另外,将示波器引线缠绕在铁氧体磁心周围也有助于最小化这种电流。这样就形成了一个共模电感器,其在不影响差分电压测量的同时,还减少了共模电流引起的测量误差。下图显示了该完全相同电路的纹波电压,其使用了改进的测量方法。这样,高频峰值就被真正地消除了。

 

 

1.有条件的话使用隔直板+同轴电缆的配置,同轴电缆能很好的抑制空间中的辐射。

2.单纯使用示波器测量的话,地线夹要尽可能短,并绕在探针上,即成环最小;有条件的话,将示波器引线缠绕在铁氧体磁芯上。

3.最好直接测量电源模块的输出引脚。

换一批

延伸阅读

[真心话] 可穿戴设备怎么走?大数据+服务是方向

可穿戴设备怎么走?大数据+服务是方向

随着苹果Apple Watch、各种智能手环的出现,可穿戴设备的发展日益受到关注。不久前一段很有未来气息的视频在网上广泛流传:一个人利用带有内置投影仪的智能手环将前臂的皮肤变成手机触摸屏,可以实现翻页、缩放等一系列功能。各方专家围绕可穿戴设......

关键字:触摸屏 投影仪 Apple 主题 测量

[趣科技] 微软智能围巾:能安抚你低落的情绪

微软智能围巾:能安抚你低落的情绪

作为配饰如何最终配合新兴的生物测量设备和情绪感知设备这一研究的一部分,微软研究人员已经开发出一款智能围巾,能够借助智能手机应用按照指令加热并振动。如果你身上的传感器认为你情绪低落,这款围巾或许能抚慰你对有自闭症等病症及难以控制情绪的人群来......

关键字:斯坦福大学 控制情绪 情绪低落 智能手机 测量设备

[趣科技] Murata 带来步态测量系统,拥有压电感应器并内置在鞋中

Murata 带来步态测量系统,拥有压电感应器并内置在鞋中

Nike+ 已经在市面上销售一段时间了,不足为奇,不过这次我们看到的是来自日本 Murata 带来的另一种步态检测系统。正如你在上图中所看到的那样,它由压电传感器芯片构成,然后将其嵌入到鞋子的底部,它能感应脚步各个......

关键字:Murata 带来 测量系统 压电

[图酷] 辣么多中国设计师,却只有他专门为儿童设计了一款开关

辣么多中国设计师,却只有他专门为儿童设计了一款开关

你注意过儿童的视角吗?是的,通常都是从下往上的……所以你以为自己貌美如花,其实小朋友只看到了你下巴。 =========== 来自中国设计师张文卓(音,Zhang Wenzhuo)的创......

关键字:

[资讯] 充电器究竟会耗多少电?

充电器究竟会耗多少电?

相信大部分人家里的插排上都插满了大大小小的充电器,大家也都知道其实这样会慢慢地耗电,然而并不以为然。那么这种情况究竟能耗多少电呢?看了下面的一些数据你就知道了。在......

关键字:充电器 耗电 开关电源

[资讯] LTspice IV 如今可很好地应用于 Mac OS X 操作系统

LTspice IV 如今可很好地应用于 Mac OS X 操作系统

凌力尔特公司 (Linear Technology Corporation) 宣布,为广受欢迎的 LTspice® 仿真程式推出可应用于 Mac OS X 操作系列之版本。最新版 LTspice 支持 Mac OS X 10......

关键字:linear 开关电源
发表评论 共有条评论
用户名: 验证码:

简单实用的白光LED手电筒电路图

简单实用的白光LED手电筒电路图

本文所介绍的简单实用的白光LED手电筒电路,是使用一节1.2V/2500mAhr镍镉电池供电如下……

LED彩灯串电路图

LED彩灯串电路图

该装置的电路工作原理如图所示,它是由时钟脉冲发生器、计数器/分配器、延时触发电路、……

AD5421和HART调制解调器连接框图

AD5421和HART调制解调器连接框图

AD5421和HART调制解调器连接框图……

项目外包