开关电源纹波测试方法

开关电源纹波测试方法 基本操作步骤: 笔和通道都设置为1倍 直流\交流\接地选择交流 Y轴设置100-1000MV X轴设置20MS 表头接输出正，接地接输出负 选择电压峰峰值测试，然后示波器显示数值即纹波 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，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。 图2 示波器测量框图 从图2来看，似乎与其他测波形电路没有什么区别，但实际上要求不同。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 纹波和噪声的测量标准 以上介绍了多种测量装置，同一个被测电源若采用不同的测量装置，其测量的结果是不相同的，若能采用一样的标准测量装置来测，则测量的结果才有可比性。近年来出台了几个测量纹波和噪声的标准，本文将介绍一种基于JEITA-RC9131A测量标准的测量装置，如图10所示。 图10 基于JEITA-RC9131A测量标准的测量装置 该标准规定在被测电源输出正、负端小于150mm处并联两个电容C2及C3，C2为22μF电解电容，C3为0.47μF薄膜电容。在这两个电容的连接端接负载及不超过1.5m长的50Ω同轴电缆，同轴电缆的另一端连接一个50Ω的电阻R和串接一个4700pF的电容C1后接入示波器，示波器的带宽为100MHz。同轴电缆的两端连接线应尽可能地短，以防止捡拾辐射的噪声。另外，连接负载的线若越长，则测出的纹波和噪声电压越大，在这情况下有必要连接C2及C3。若示波器探头的地线太长，则纹波和噪声的测量不可能精确。 另外，测试应在温室条件下，被测电源应输入正常的电压，输出额定电压及额定负载电流。