开关电源的纹波和噪声测试方法

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纹波和噪声

纹波和噪声

开关电源的纹波和噪声(图) 日期:2009-08-26 来源:本网作者:北京航空航天大学方佩敏开关电源(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μV。

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。

纹波和噪声的测试方法

纹波和噪声的测试方法

纹波和噪声的测试方法一、引言纹波和噪声是在电子设备和电路中常见的问题,它们会对系统的性能和稳定性产生不良影响。

因此,为了确保电子设备和电路的正常工作,需要对纹波和噪声进行测试和分析。

本文将介绍纹波和噪声的测试方法。

二、纹波的测试方法纹波是指电源输出中的交流成分,通常是由于电源的不稳定或电路的设计问题引起的。

纹波的测试方法主要包括以下几个方面:1. 输出纹波的测量:使用示波器将电源的输出信号进行测量,然后通过傅里叶变换等方法将信号分解成不同频率的成分,从而得到纹波的幅度和频率。

2. 纹波的评估标准:根据电子设备和电路的要求,确定纹波的允许范围。

通常使用峰峰值、均方根值等指标来评估纹波的大小。

3. 纹波的抑制方法:在设计电源和电路时,可以采取一些措施来抑制纹波的产生。

常见的方法包括使用滤波电容、稳压器等。

三、噪声的测试方法噪声是指电子设备和电路中的随机信号成分,通常是由于电子元件的热噪声、电源的电磁干扰等引起的。

噪声的测试方法主要包括以下几个方面:1. 噪声功率谱的测量:使用频谱分析仪等设备对电子设备和电路的输出信号进行测量,得到噪声功率谱的频率和幅度信息。

2. 噪声的评估标准:根据电子设备和电路的要求,确定噪声的允许范围。

常见的评估指标包括等效输入噪声、噪声系数等。

3. 噪声的抑制方法:在设计电子设备和电路时,可以采取一些措施来抑制噪声的产生和传播。

常见的方法包括屏蔽、隔离、降噪电路等。

四、纹波和噪声的测试仪器为了进行纹波和噪声的测试,需要使用一些专门的测试仪器。

常见的测试仪器包括示波器、频谱分析仪、信号发生器等。

这些仪器能够准确地测量和分析纹波和噪声的特性。

五、测试过程和注意事项在进行纹波和噪声的测试时,需要注意以下几个方面:1. 测试环境的准备:测试仪器和被测试设备应处于稳定的环境中,避免外部干扰对测试结果的影响。

2. 测试信号的选择:根据被测试设备的要求,选择合适的测试信号进行测试。

通常使用正弦波、方波等信号进行测试。

开关电源纹波测试标准

开关电源纹波测试标准

开关电源纹波测试标准一、引言。

开关电源是现代电子设备中常用的一种电源类型,其输出电压的稳定性和纹波水平对设备的正常运行和电磁兼容性具有重要影响。

因此,对开关电源的纹波进行准确、可靠的测试是非常必要的。

本文将介绍开关电源纹波测试的标准方法及相关注意事项。

二、测试仪器。

1. 示波器,用于观测开关电源输出的电压波形,通常需要具备较高的带宽和采样率,以确保准确捕捉纹波信号。

2. 电压源,用于提供稳定的电源给开关电源,确保测试的准确性和可靠性。

3. 负载,用于模拟实际工作状态下的电流负载,通常需要具备一定的调节范围和稳定性。

三、测试方法。

1. 准备工作。

在进行纹波测试之前,需要先对测试仪器进行校准,确保其准确度和稳定性。

同时,需要将开关电源连接至电压源和负载,并调节至工作状态。

2. 测试步骤。

a. 设置示波器参数,将示波器的触发方式设置为外部触发,触发电平设置为开关电源的输出电压,以确保波形的稳定和准确。

b. 观测波形,将示波器的通道1连接至开关电源的输出端,观测电压波形,并记录纹波水平。

c. 测量纹波水平,通过示波器测量功能,得到纹波的峰峰值或有效值,并记录下来。

四、测试标准。

1. 纹波水平,根据开关电源的不同应用场景和标准要求,纹波水平通常需要满足一定的限制要求,如IEC 61000-3-2对家用电器的纹波要求等。

2. 测试环境,在进行纹波测试时,需要确保测试环境的稳定性和准确性,尽量减小外部干扰对测试结果的影响。

3. 测试频率,纹波测试通常需要在一定的频率范围内进行,以确保开关电源在不同工作条件下的纹波性能。

五、注意事项。

1. 测试人员需要具备一定的电子电路知识和测试经验,以确保测试的准确性和可靠性。

2. 在进行纹波测试时,需要注意安全问题,避免电压和电流对人身的伤害。

3. 测试过程中需要注意观察示波器的波形稳定性和准确度,确保测试结果的可靠性。

六、总结。

开关电源纹波测试是确保电子设备正常运行和电磁兼容性的重要手段,通过准确的测试方法和标准要求,可以有效评估开关电源的纹波性能,为产品的设计和生产提供参考依据。

纹波和噪声测试方法

纹波和噪声测试方法

纹波和噪声测试方法纹波和噪声测试方法,在电子设备的设计和测试过程中是非常重要的一环。

纹波是指电流或电压的周期性变化,而噪声则是指非周期性的电流或电压的随机变化。

纹波和噪声的存在可能会影响设备的性能和可靠性,因此需要进行相应的测试来评估和控制。

纹波和噪声测试方法主要分为以下几个方面:1.信号发生器测试:利用信号发生器产生特定频率和幅度的信号,然后通过示波器或频谱仪等仪器来观察电流或电压的波形和频谱。

通过分析波形和频谱,可以评估纹波和噪声的水平。

2.示波器测试:示波器是一种可以显示电流或电压波形的仪器,可以用来直接观察信号的纹波和噪声。

通过连接示波器到被测试的电路或设备上,可以实时观察纹波和噪声的水平和变化情况。

3.频谱分析仪测试:频谱分析仪可以将信号分解为不同频率的成分,并显示出它们的幅度。

可以通过连接频谱分析仪到被测试的电路或设备上,来分析纹波和噪声的频谱分布。

频谱分析可以帮助确定纹波和噪声的频率范围和幅度。

4.噪声测量仪器测试:噪声测量仪器是专门用于测量非周期性电流或电压的噪声水平的仪器。

常用的噪声测量仪器包括噪声分析仪和噪声源等。

通过连接噪声测量仪器到被测试的电路或设备上,可以测量并分析噪声的水平和特性。

5.模拟电压源测试:模拟电压源是用于产生稳定的参考电压的仪器,可以测试纹波的幅度。

通过连接模拟电压源到被测试的电路或设备上,并将输出接到示波器或频谱分析仪等仪器上,可以测量电压的纹波幅度,以评估设备的稳定性。

6.滤波器测试:滤波器可以用于降低纹波和噪声的水平。

通过连接滤波器到被测试的电路或设备上,并观察输出信号的纹波和噪声水平,可以评估滤波器的性能,并确定适合的滤波器参数。

总结起来,纹波和噪声测试方法主要包括信号发生器测试、示波器测试、频谱分析仪测试、噪声测量仪器测试、模拟电压源测试和滤波器测试等。

通过这些测试方法,可以评估和控制设备的纹波和噪声水平,以确保设备的性能和可靠性。

开关电源纹波测试方法

开关电源纹波测试方法

开关电源纹波测试方法开关电源是现代电子设备中广泛应用的一种电源类型,其具有高效、稳定、可靠等优点,但同时也存在着一些缺陷,如输出纹波较大。

因此,在开关电源设计和测试过程中,纹波测试是一个非常重要的环节,本文将介绍开关电源纹波测试的方法和注意事项。

一、什么是开关电源纹波?开关电源输出的电压不是稳定的直流电压,而是存在一定的交流成分,这种交流成分就是纹波。

纹波的大小和频率是衡量开关电源输出质量的重要指标,因为大的纹波会影响到电子设备的正常工作。

1. 示波器法示波器法是最常用的开关电源纹波测试方法之一,其原理是将开关电源输出的电压信号连接到示波器上,通过示波器的显示来观测纹波信号。

示波器法可以直观地显示出纹波信号的大小和频率,但需要注意的是,示波器的带宽和灵敏度要符合测试要求。

2. 多用表法多用表法是一种简单易行的开关电源纹波测试方法,其原理是将多用表连接到开关电源输出端,通过测量多用表的交流电压来判断纹波信号的大小。

多用表法的测试结果可能不够精确,但可以用于初步判断开关电源的输出质量。

3. 频谱分析法频谱分析法是一种较为精确的开关电源纹波测试方法,其原理是将开关电源输出的电压信号进行频谱分析,得到纹波信号的频谱特征。

频谱分析法可以有效地识别出纹波信号的谐波分量,对于开关电源输出信号的深入分析有很大的帮助。

三、开关电源纹波测试注意事项1. 测试环境应该干净、稳定,避免干扰信号的出现。

2. 测试仪器的选用要符合测试要求,例如示波器的带宽和灵敏度等。

3. 测试时需要注意开关电源的负载情况,不同的负载情况下,纹波信号的大小和频率也会有所变化。

4. 测试结果的判断需要参考开关电源的设计要求和应用场景,避免出现误判。

5. 长时间的纹波测试可能会对开关电源产生一定的负担,需要注意测试时间的安排。

四、总结开关电源纹波测试是开关电源设计和调试的重要环节,通过正确的测试方法和注意事项,可以有效地评估开关电源的输出质量,提高电子设备的稳定性和可靠性。

开关电源产生纹波和噪声的原因和测量方法

开关电源产生纹波和噪声的原因和测量方法

开关电源产生纹波和噪声的原因和测量方法关键字:噪声纹波开关电源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。

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。

开关电源的纹波和噪声测试方法

开关电源的纹波和噪声测试方法

开关电源的纹波和噪声测试方法
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。

噪声的产生原因有两种,一种是开关电源自身产生的;另一种是外接电磁产的干扰(EMI)。

利用示波器可以看到纹波和噪声的波形,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。

用示波器测量纹波和噪声的装置框图如图所示,它由被测开关电源、负载、示波器及测量连线组成,有的测量装置中海焊上电感或电容、电阻等元件。

测量环境:
1.要防止环境的电磁场干扰侵入,使输出的噪声电压不受EMI的影响。

2.防止负载电路中可能产生的EMI干扰。

3.对小型开关型模块电源,由于内部无输出电容或输出电容小,所以在测量时要加上
适当的输出电容。

测量步骤:
1.启动示波器,用探头测量自带信号源,看频率和幅值是否相符。

2.开启开关电源,将示波器接地线与电源0V线连接,示波器调至交流档,档位100mV。

3.探头接触开关电源输出端,查看示波器上的波形,可降低档位锁定图形进行细致观
察,所看到的峰峰值就是纹波和噪声电压。

纹波和噪声测试方法(一)

纹波和噪声测试方法(一)

纹波和噪声测试方法(一)纹波和噪声测试介绍纹波和噪声是电子设备中常见的问题,会对设备的性能和稳定性产生一定的影响。

因此,进行纹波和噪声测试是非常重要的。

本文将详细介绍纹波和噪声测试的各种方法。

简介纹波和噪声是电子设备中输出信号中不想要的变动或干扰。

纹波是交流电源中直流电平的波动,而噪声则是来自各种干扰源的信号。

为了确保设备性能和信号质量,纹波和噪声测试至关重要。

纹波测试方法1. 电压纹波测试电压纹波指的是电源电压在周期性时间内的变动,通常以峰-峰值进行表示。

常用的测试方法包括: - 使用示波器进行观测和测量; - 使用交流电压表进行直接测量; - 使用信号发生器在电源输入上注入一个特定频率的信号,然后使用示波器观测输出信号。

2. 电流纹波测试电流纹波是电子设备输出电流中的高频变化。

常用的测试方法包括: - 使用电流探头和示波器进行测量; - 使用高频电流变压器进行测量。

噪声测试方法1. 热噪声测试热噪声是由于电阻内分子热运动引起的随机信号。

进行热噪声测试时,可以使用以下方法: - 使用热噪声测试仪进行直接测量; -使用带宽限制器和功率计进行间接测量。

2. 信号噪声测试信号噪声是指信号中包含的非期望信号。

为了进行信号噪声测试,可以采用以下方法: - 使用示波器、频谱分析仪等工具进行观测和分析; - 使用滤波器和带宽限制器进行信号噪声的滤波处理。

结论纹波和噪声是电子设备中常见的问题,会对设备的性能和信号质量造成影响。

通过电压纹波测试和电流纹波测试,可以评估设备的交流电源质量。

而热噪声测试和信号噪声测试则可以评估设备的噪声水平。

通过这些测试方法,可以帮助我们找出问题所在,并采取相应的措施来改进设备的性能和信号质量。

以上是关于纹波和噪声测试的各种方法的详细介绍。

希望本文对您理解和应用纹波和噪声测试有所帮助。

其他注意事项1. 测试环境在进行纹波和噪声测试时,需要确保测试环境符合要求。

例如,测试环境应该尽量减少干扰源,如降低外部电磁场和热噪声。

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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μV。

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。

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。

不正确与正确测量的比较1探头的选择图11是用AAT1121芯片组成的降压式DC/DC转换器电路及测量正确和不正确的波形图。

若采用普通的示波器探头来测量(如图12所示),由于地线与探头组成的回路面积太大(由剖面线组成的面积),它相当于一根“天线”,极易受到EMI的干扰,其输出的纹波和噪声电压相当大(见图11中右面的示波器波形图中绿色的纹波和噪声波形)。

若采用专用的测量探头(如图13所示),它的地线极短,探头与地线组成回路面积较小,受到EMI 干扰极小,其输出纹波和噪声波形如图11右面的红色线所示。

这例子说明一般通用示波器的探头是不能用的。

图11 AAT1121电路测量波形图12 用普通示波器探头测得的波形图13 用专用测量探头测得的波2 探头与测试点的接触是否良好以金升阳公司的1W DC/DC电源模块IF0505RN-1W为例,采用专用探头靠测法,排除外界EMI噪声干扰,探头接触良好时,测出的纹波和噪声电压为4.8mVp-p,如图14所示。

若触头接触不良时,则测出的纹波和噪声电压为8.4mVp-p,如图15所示。

图14 电源模块IF0505RN-1W测试波形(接触良好)图15 电源模块IF0505RN-1W测试波形(接触不良)这里顺便再用普通示波器探头测试一下,其测试结果是纹波和噪声电压为48mVp-p,如图16所示。

图16 电源模块IF0505RN-1W测试波形(普通探头)减小纹波和噪声电压的措施开关电源除开关噪声外,在AC/DC转换器中输入的市电经全波整流及电容滤波,电流波形为脉冲,如图17所示(图a是全波整流、滤波电路,b是电压及电流波形)。

电流波形中有高次谐波,它会增加噪声输出。

良好的开关电源(AC/DC转换器)在电路增加了功率因数校正(PFC)电路,使输出电流近似正弦波,降低高次谐波,功率因数提高到0.95左右,减小了对电网的污染。

电路图如图18所示。

图17 开关电源整流波形图18 开关电源PFC电路开关电源或模块的输出纹波和噪声电压的大小与其电源的拓扑,各部分电路的设计及PCB设计有关。

例如,采用多相输出结构,可有效地降低纹波输出。

现在的开关电源的开关频率越来越高;低的是几十kHz,一般是几百kHz,而高的可达1MHz以上。

因此产生的纹波电压及噪声电压的频率都很高,要减小纹波和噪声最简单的办法是在电源电路中加无源低通滤波器。

1减少EMI的措施可以采用金属外壳做屏蔽减小外界电磁场辐射干扰。

为减少从电源线输入的电磁干扰,在电源输入端加EMI滤波器,如图19所示(EMI滤波器也称为电源滤波器)。

图19 开关电源加EMI滤波2 在输出端采用高频性能好、ESR低的电容采用高分子聚合物固态电解质的铝或钽电解电容作输出电容是最佳的,其特点是尺寸小而电容量大,高频下ESR 阻抗低,允许纹波电流大。

它最适用于高效率、低电压、大电流降压式DC/DC转换器及DC/DC模块电源作输出电容。

例如,一种高分子聚合物钽固态电解电容为68μF,其在20℃、100kHz时的等效串联电阻(ESR)最大值为25mΩ,最大的允许纹波电流(在100kHz时)为2400mArms,其尺寸为:7.3mm(长)×4.3mm(宽)×1.8mm(高),其型号为10TPE68M(贴片或封装)。

纹波电压ΔVOUT为:ΔVOUT=ΔIOUT×ESR(1)若ΔIOUT=0.5A,ESR=25mΩ,则ΔVOUT=12.5mV。

若采用普通的铝电解电容作输出电容,额定电压10V、额定电容量100μF,在20℃、120Hz时的等效串联电阻为5.0Ω,最大纹波电流为70mA。

它只能工作于10kHz左右,无法在高频(100kHz以上的频率)下工作,再增加电容量也无效,因为超过10kHz时,它已成电感特性了。

某些开关频率在100kHz到几百kHz之间的电源,采用多层陶电容(MLCC)或钽电解电容作输出电容的效果也不错,其价位要比高分子聚合物固态电解质电容要低得多。

3 采用与产品系统的频率同步为减小输出噪声,电源的开关频率应与系统中的频率同步,即开关电源采用外同步输入系统的频率,使开关的频率与系统的频率相同。

4 避免多个模块电源之间相互干扰在同一块PCB上可能有多个模块电源一起工作。

若模块电源是不屏蔽的、并且靠的很近,则可能相互干扰使输出噪声电压增加。

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