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如何进行电源纹波的精确测量

来源:www.zuowenzhai.com    作者:编辑   日期:2024-06-16
直流稳压电源中输出的纹波电压如何测量?请详细回答谢谢

这个够详细了:
电源纹波定义
电源纹波是电源性能最直观的表现,直流稳压电源一般是由交流电源经整流稳压等环节而形成的,不可避免地在直流稳压量中多少带有一些交流成分,这种叠加在直流稳压上的交流分量就称之为纹波。

设置示波器
1.首先探头要选择合适的档位,如果电压比较大,或者对带宽要求比较高的情况下可使用X10档,普通情况下建议使用X1档,避免不必要的噪声衰减影响纹波的测量。同时,记得要将示波器通道的衰减比也调成X1

2.纹波属于是交流成分,所以“通道耦合”方式应该使用交流耦合方式,从而限制直流信号的输入。另外,示波器的垂直档位可调范围是有限制的,所以当直流信号过大时可能会导致无法看到纹波。选择交流耦合可以只显示交流纹波信号,方便观测波形。

3.使用带宽限制功能,一般开关电源输出的纹波频率在0~20MHz范围。而高频同步开关噪声和信号反射等引起的噪声在0~1GHz范围。所以建议选择20MHz带宽限制,可将不必要的高频噪声滤除。

4.为避免电磁辐射等对信号的干扰,示波器探头接地线要求尽量短,通常使用探头自带的接地弹簧来接地。

5.可以通过FFT功能,对纹波波形进行频域分析,这样可以准确地知道每个频点上的噪声和由开关引起的纹波大小。

总结一下:探头尽量用X1档位、通道耦合方式用交流耦合、开带宽限制20M低通、用接地弹簧针使接地线尽量短。

测量结果
将波形垂直方向和水平方向调整至合适位置后,打开示波器的测量选项,选择峰峰值即可直接得出纹波峰峰值。那么纹波的峰峰值多少是比较合适的呢?
普通的数字I/O:电源的纹波噪声容限比较大,100mV左右都没问题;
继电器输出、光耦输出的电源:可容忍达100mV的纹波噪声;
工业通讯端口的供电:像RS-232、RS-485、CAN等总线型的电源,本身是数字信号,像RS-485、CAN还是差分形式传输,对电源的纹波噪声不那么敏感,电源的纹波噪声一般控制在75mV左右即可;
低速、低精度的数据采集系统:对精度和速度要求不高,纹波噪声控制在50mV一般都能满足数据采集的需求;
给低压CPU供电的电源:像类似于1.2V、0.8V的CPU供电系统,对电源的纹波噪声比较敏感,纹波噪声大时容易影响CPU的正常工作,甚至烧坏CPU,一般要求控制在30mV以内;
高速、高精度数据采集系统:对精度和速度都有较高要求,对电源的纹波噪声及其敏感,除要求电源的纹波噪声小外,还需选用一些高精度、共模抑制比大的运放来配合,电源的纹波噪声一般都需控制在10mV以内。

在DC-DC电路设计中,纹波是重要的参考指标,较大的纹波会直接影响电路的正常工作。错误的测试方法,会导致在示波器中出现辐值较大的高频噪声,而正确的测试方法可以大大改善纹波测试的结果。

测量电源纹波本身有一定技巧性。图1给出了一个不当使用示波器测量电源纹波的实例。在这个例子中出现了几个错误,首先是使用了接地线很长的示波器探针;其二是让由探针和接地线形成的回路靠近功率变压器和开关元件;最后是允许在示波器探针和输出电容之间形成额外的电感。其结果带来的问题是在测得的纹波波形中携带了拾取的高频成分。

在电源中有许多很容易耦合到探针中的高速的、大电压和电流信号波形,其中包括来自功率变压器的磁场耦合、来自开关节点的电场耦合、以及由变压器交绕(interwinding)电容产生的共模电流。

采用正确的测量技术可切实改善纹波测量的结果。首先,通常会规定纹波的带宽上限,以避免拾取超出纹波带宽上限的高频噪声,应该给用于测量的示波器设定合适的带宽上限。其次,可以通过摘掉探针的“帽子”来去掉接地长引线形成的天线。如图2所示,我们把一段短线绕在探针接地引线周围,并使之与电源地相连接。这样做附带的好处是缩短暴露在电源附近高强度电磁辐射中的探针长度,从而进一步减少高频拾取。

最后,在隔离电源中,真正的共模电流是由在探针接地引线中流动的电流产生的,这就使得在电源地和示波器地之间产生电压降,表现为纹波。要抑制这个纹波,需要在电源设计中仔细考虑共模滤波问题。

此外,把把示波器引线绕在铁芯上可减小这个电流,因为这样会形成一个不影响差分电压测量、但可降低由共模电流产生的测量误差的共模电感。图2显示了采用改进测量技术对同一电路得到的纹波电压测量结果。可以看到,高频尖刺已几乎消除。




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15773323446电源纹波和噪声测试
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15773323446如何进行电源纹波的精确测量
冉绍忽答:要抑制这个纹波,需要在电源设计中仔细考虑共模滤波问题。此外,把把示波器引线绕在铁芯上可减小这个电流,因为这样会形成一个不影响差分电压测量、但可降低由共模电流产生的测量误差的共模电感。图2显示了采用改进测量技术对同一电路得到的纹波电压测量结果。可以看到,高频尖刺已几乎消除。

15773323446如何正确测量开关电源纹波?
冉绍忽答:示波器探头接地线要求尽量短,通常使用探头自带的接地弹簧来接地。5.可以通过FFT功能,对纹波波形进行频域分析,这样可以准确地知道每个频点上的噪声和由开关引起的纹波大小。总结一下:探头尽量用X1档位、通道耦合方式用交流耦合、开带宽限制20M低通、用接地弹簧针使接地线尽量短。

15773323446如何测量电源纹波?
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15773323446直流高压试验仪的纹波精度如何测量?
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(编辑:艾季光)
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