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開關電源與紋波的千絲萬縷

來源:深圳市費思泰克科技有限公司   2025年03月22日 07:13  

  隨著SWITCH 的開關,電感L 中的電流也是在輸出電流的有效值上下波動的。所以在輸出端也會出現一個與SWITCH 同頻率的紋波,一般所說的紋波就是指這個。它與輸出電容的容量和ESR 有關系。這個紋波的頻率與開關電源相同,為幾十到幾百KHz。

  另外,SWITCH 一般選用雙極性晶體管或者MOSFET,不管是哪種,在其導通和截止的時候,都會有一個上升時間和下降時間。這時候在電路中就會出現一個與SWITCH 上升下降時間的頻率相同或者奇數倍頻的噪聲,一般為幾十MHz。同樣二極管D 在反向恢復瞬間,其等效電路為電阻電容和電感的串聯,會引起諧振,產生的噪聲頻率也為幾十MHz。這兩種噪聲一般叫做高頻噪聲,幅值通常要比紋波大得多。


  如果是AC/DC 變換器,除了上述兩種紋波(噪聲)以外,還有AC 噪聲,頻率是輸入AC 電源的頻率,為50~60Hz 左右。還有一種共模噪聲,是由于很多開關電源的功率器件使用外殼作為散熱器,產生的等效電容導致的。因為本人是做汽車電子研發的,對于后兩種噪聲接觸較少,所以暫不考慮。

  開關電源紋波的測量

  基本要求:使用示波器AC 耦合,20MHz 帶寬限制,拔掉探頭的地線

  1,AC 耦合是去掉疊加的直流電壓,得到準確的波形。

  2,打開20MHz 帶寬限制是防止高頻噪聲的干擾,防止測出錯誤的結果。因為高頻成分幅值較大,測量的時候應除去。

  3,拔掉示波器探頭的接地夾,使用接地環測量,是為了減少干擾。很多部門沒有接地環,如果誤差允許也直接用探頭的接地夾測量。但在判斷是否合格時要考慮這個因素。

  還有一點是要使用50Ω 終端。橫河示波器的資料上介紹說,50Ω 模塊是除去DC 成分,精確測量AC 成分。但是很少有示波器配這種專門的探頭,大多數情況是使用標配100KΩ 到10MΩ 的探頭測量,影響暫時不清楚。

  上面是測量開關紋波時基本的注意事項。如果示波器探頭不是直接接觸輸出點,應該用雙絞線,或者50Ω 同軸電纜方式測量。

  在測量高頻噪聲時,使用示波器的全通帶,一般為幾百兆到GHz 級別。其他與上述相同。

  可能不同的公司有不同的測試方法。歸根到底要清楚自己的測試結果。第二要得到客戶認可。

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