電源紋波測(cè)試總結(jié)材料

1、請(qǐng)問(wèn)什么叫紋波？怎樣測(cè)景紋波？紋波的定義：由于直流穩(wěn)定電源一般是由交流電源經(jīng)整流穩(wěn)壓等環(huán)節(jié)而形成的，這就不可防止地在直流穩(wěn)定量中多少帶有一些交流成份，這種疊加在直流穩(wěn)定量上的交流分量就稱之為紋波。紋波的成分較為復(fù)雜，它的形態(tài)一 般為頻率高于工頻的類似正弦波的諧波，另一種那么是寬度很窄的脈沖波。對(duì)于不同的場(chǎng)合，對(duì)紋波的要求各不一樣。對(duì)于電容器老練來(lái)說(shuō)，無(wú)論是那一種紋波，只要不是太大，一般對(duì)電容器老練質(zhì)量不會(huì)構(gòu)成影響。而對(duì)程控機(jī)電源 或音響設(shè)備中所使用的電源，由于寬度很窄的脈沖沒(méi)有足夠的能量來(lái)推動(dòng)喇叭的紙盆或話機(jī)的聽筒而形成雜音。因 此對(duì)于這種窄脈沖的要求可以放寬。而對(duì)于音頻范圍內(nèi)的類似正弦波的紋

2、波信號(hào)，雖然其幅度不是太高，但其能量卻使喇叭或聽筒發(fā)生嗡嗡的 雜音。因此對(duì)這種形態(tài)的紋波應(yīng)有一定的要求，而對(duì)于用于一些控制的場(chǎng)合，由于窄脈沖到達(dá)一定的高度會(huì)干擾數(shù) 字或邏輯控制部件，使設(shè)備運(yùn)行的可靠性降低，因此對(duì)這種窄脈沖的幅度應(yīng)有一定的限制，而對(duì)類似正弦波的紋波，一般由于其幅度較低，對(duì)控制部件的干擾不大。紋波的表示方法可以用有效值或峰值來(lái)表示，可以用絕對(duì)量，也可以用相對(duì)對(duì)量來(lái)表示。例如一個(gè)電源工 作在穩(wěn)壓狀態(tài)，其輸出為100V5A,測(cè)得紋波的有效值為10mV這10mV就是紋波的絕對(duì)量，而相對(duì)量即紋波系數(shù)：紋波電壓/輸出壓=10mv/100V=0.01%,即等于萬(wàn)分之一。事實(shí)上，紋波就是一個(gè)直

3、流電壓中的交流成分。直流電壓本來(lái)應(yīng)該是一個(gè)固定的值，但是很多時(shí)候它是通過(guò)交流電壓整流、濾波后得來(lái)的，由于濾波不干凈，就會(huì)有剩余的交流成分，即便如此，就是用電池供電也因負(fù)載的波 動(dòng)而產(chǎn)生波紋。事實(shí)上，即便是最好的基準(zhǔn)電壓源器件，其輸出電壓也是有波紋的。要體驗(yàn)，可以用示波器來(lái)看，就會(huì)看到電壓上下輕微波動(dòng)，就像水紋一樣，所以叫做紋波。一般使用交流毫伏表來(lái)測(cè)量紋波電壓，因?yàn)榻涣骱练碇粚?duì)交流電壓響應(yīng)，并且靈敏度比擬高，可測(cè)量很小的交流電壓，而紋波往往是比擬小的交流電壓。如果沒(méi)有交流毫伏表，也可使用示波器來(lái)測(cè)量。將示波器的輸入設(shè)置 為交流耦合，調(diào)整 丫軸增益，使波形大小適宜，讀出電壓值，可估算出紋波電壓

4、的大小。紋波電壓會(huì)影響系統(tǒng)的工作，帶來(lái)噪聲。所以電源要有足夠的濾波措施，以將紋波限制在一定的幅度以內(nèi)。紋波(ripple)與諧波的比擬：簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是一定頻率的電壓或電流作用于非線性負(fù)載時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不同于原頻率的其它頻率的正弦電壓或電流的現(xiàn)象。紋波是指在直流電壓或電流中，疊加在直流穩(wěn)定量上的交流分量。它們雖然在概念上不是一回事，但它們之間有聯(lián)系。如電源上附加的紋波在用電器上很容易產(chǎn)生各頻率的諧波；電 源中各頻率諧波的存在無(wú)疑導(dǎo)致電源中紋波成分的增加。除了在電路中我們所需要產(chǎn)生諧波的情況以外，它主要有以下主要危害：1、使電網(wǎng)中發(fā)生諧振而造成過(guò)電流或過(guò)電壓而引發(fā)事故；2、增加附加損耗，降低發(fā)電、輸電

5、及用電設(shè)備的效率和設(shè)備利用率；3、使電氣設(shè)備(如旋轉(zhuǎn)電機(jī)、電容器、變壓器等)運(yùn)行不正常，加速絕緣老化，從而縮短它們的使用壽命；4、使繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及許多用電設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)不正?；虿荒苷?dòng)作或操作；5、使測(cè)量和計(jì)量?jī)x器、儀表不能正確指示或計(jì)量；6、干擾通信系統(tǒng)，降低信號(hào)的傳輸質(zhì)量，破壞信號(hào)的正常傳遞，甚至損壞通信設(shè)備。 紋波的害處：1、容易在用電器上產(chǎn)生諧波，而諧波會(huì)產(chǎn)生較多的危害；實(shí)用文檔標(biāo)準(zhǔn)文案2、降低了電源的效率；3、較強(qiáng)的紋波會(huì)造成浪涌電壓或電流的產(chǎn)生，導(dǎo)致燒毀用電器；4、會(huì)干擾數(shù)字電路的邏輯關(guān)系，影響其正常工作；5、會(huì)帶來(lái)噪音干擾，使圖像設(shè)備、音響設(shè)備不能正常工作?？傊?，它

6、們?cè)谖覀儾恍枰牡胤匠霈F(xiàn)都是有害的，需要我們防止的。對(duì)于如何抑制和去除諧波和紋波的方式方法有 很多，但想完全消除，似乎是很難辦到的，我們只有將其控制在一個(gè)允許的范圍之內(nèi)，不對(duì)環(huán)境和設(shè)備產(chǎn)生影響就 算到達(dá)了我們的目的。紋波是疊加在直流信號(hào)上的交流干擾信號(hào)，是電源測(cè)試中的一個(gè)很重要的標(biāo)準(zhǔn)。尤其是作特殊用途的電源，如激光器電源，紋波那么是其致命要害之一。所以，電源紋波的測(cè)試就顯得極為重要。電源紋波的測(cè)量方法大致分為兩種：一種是電壓信號(hào)測(cè)量法；另一鐘是電流信號(hào)測(cè)量法。一般對(duì)于恒壓源或紋波性能要求不大的恒流源，都可以用電壓信號(hào)測(cè)量法。而對(duì)于紋波性能要求高的恒流源那么最好用電流信號(hào)測(cè)量法。1、電壓信號(hào)測(cè)量

7、紋波是指，用示波器測(cè)量疊加在直流電壓信號(hào)上的交流紋波電壓信號(hào)。對(duì)于恒壓源，測(cè)試可以直接用電壓探頭測(cè)量輸出到負(fù)載上的電壓信號(hào)。2、對(duì)于恒流源的測(cè)試，那么一般是通過(guò)使用電壓探頭，測(cè)量采樣電阻兩端的電壓波形。整個(gè)測(cè)試過(guò)程中，示波器的設(shè)置是能否采樣到真實(shí)信號(hào)的關(guān)鍵。電源紋波噪聲測(cè)試方法我們今天的電子電路比方、效勞器等領(lǐng)域的切換速度、信號(hào)擺率比以前更高，同時(shí)芯片的封裝和信號(hào)擺幅卻越來(lái)越小，對(duì)噪聲更加敏感。因此，今天的電路設(shè)計(jì)者們比以前會(huì)更關(guān)心電源噪聲的影響。實(shí)時(shí)示波器是用來(lái)進(jìn)行電源噪聲測(cè)量的一種常用工具，但是如果使用方法不對(duì)可能會(huì)帶來(lái)完全錯(cuò)誤的測(cè)量結(jié)果，筆者在和用戶交流過(guò)程中發(fā)現(xiàn)很多用戶的測(cè)試方法不盡正

8、確，所以把電源紋波噪聲測(cè)試中需要注意的一些問(wèn)題做一下總結(jié)，供大家參考。由于電源噪聲帶寬很寬，所以很多人會(huì)選擇示波器做電源噪聲測(cè)量。但是不能忽略的是，實(shí)時(shí)寬帶數(shù)字示波器以及其探頭都有其固有的噪聲。如果要測(cè)量的噪聲與示波器和探頭的噪聲在相同數(shù)量級(jí)，那么要進(jìn)行精確測(cè)量將是非常困難的一件事情。主題：電 源紋波 正確的 測(cè)量方法DC-DC模塊的電源紋波指標(biāo)是一項(xiàng)很重要的參數(shù)。干凈的電源是數(shù)字電路穩(wěn)定工作的前提，也是模擬器件的各項(xiàng)參數(shù)的重要保障。為了確定我們的電源干凈，必須對(duì)DC-DC模塊的輸出紋波進(jìn)行測(cè)量。但很多人測(cè)量得到的紋波值動(dòng)輒上百mV,甚至幾百mV,遠(yuǎn)遠(yuǎn)比器件手冊(cè)提供的最大紋波值大，這主要是測(cè)量

9、方法的不正確造成的。1正確的測(cè)量方法1、 限制示波器帶寬一般示波器都有帶寬限制功能，Tek的中低端示波器為20MHz,Agilent的為30MHz或25MHz,目的是防止數(shù)字電路的高頻噪聲影響紋波測(cè)量， 盡量保證測(cè)量的準(zhǔn)確性；2、設(shè)置耦合方式為交流耦合，方便測(cè)量不關(guān)心直流電平；3、 保證探頭接地盡量短測(cè)量紋波動(dòng)輒上百mV的原因就是接地線太長(zhǎng)。目前比擬流行的方法是 撤除探頭的接地線和外殼，露出探頭地殼，自制接地線纏繞在探頭地殼上，可以保證接地線長(zhǎng)度小于1cm ;4、 示波器地懸空，只通過(guò)探頭地與單板共地，不要通過(guò)其他方式與單板/儀器/PC等共地這樣 會(huì)給紋波測(cè)量引入很大的地噪聲。如：通過(guò)示波器三

10、線插頭的地插針在插線板上與其他儀器共地，或者通過(guò)接地線連接示波器地與其他儀器的地。其中第3條是關(guān)鍵中的關(guān)鍵。接地線過(guò)長(zhǎng)，其電感效應(yīng)將給測(cè)量系統(tǒng)引入額外的噪聲， 下列圖為證：3抵阻抗接她線6接地統(tǒng)未接接地統(tǒng)上圖探頭接地線的電感效應(yīng)2對(duì)儀器的要求和示波器參數(shù)要求：支持帶寬限制功能，Tek 20MHz ; Agilent 25或30MHz。探頭參數(shù)要求：帶寬100M即可。考慮到盡量少引入EMC噪聲以及測(cè)試方便。實(shí)用又檔標(biāo)準(zhǔn)文案為了使接地線盡量短，盡量使用探頭的原裝測(cè)試短針，假設(shè)無(wú)原裝測(cè)試短針，那么須自制短接地線：去除 探頭接地線套，用金屬絲自行繞制接地短線，推薦五類線中銅絲，強(qiáng)度適中還是有些偏軟，有

11、更好 的請(qǐng)推薦。其他候選有焊錫絲、刻刀。3真正的紋波應(yīng)該是什么樣子？以下各圖可以讓大家對(duì)紋波的相貌大概有個(gè)感性認(rèn)識(shí)。被測(cè)DC-DC模塊最大功耗100W，實(shí)際工作60W，輸出5.5V與3.3V兩路。共3個(gè)型號(hào)。LQD25A48-5V0-3V3 3.3V輸出紋波titLfr/i nJOO HSt/xFile ofl(rol Setup Mure (Analyie 5|成白。HelpMore(2d 21CWarAln9101a 4 1VTA IF4L . .M M 6161-2 80 rnVcurrentV口“UII】1.明?v1JOHVd d 6?6?4 J告LLQD25A48&V93V3

12、LQD25A48&V93V3 5U1V5U1V善任薄薄0.0 vQrNogcoQrcoQrcl孚o二-Enbu-EnbuDL&Ld口1片lLzxl。岳世n留身daes一皿一心河衣旺林實(shí)用又檔標(biāo)準(zhǔn)文案Q48DR3R350NRA 5.5V輸出紋波Qantrol S啟tup Measure顫Hly德UhlHi河H&lp12 HRcquilliciR Is Llioppiett.15?T4： niVDJ1 OOjidrv寸0a0aHPHP4 4 3 3-*0B-*0B MaMa 9 9dgfndgfn d?d? 6060 t t $22$22 n*n*;|L- L-ll? 28

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14、 ，其輸出電壓也是有波紋的.紋波應(yīng)是AC和開關(guān)頻率的整倍數(shù)，用傅里葉級(jí)數(shù)展開應(yīng)該是mf越高,Am越小.雜噪應(yīng)該是不規(guī)那么的離散波 ，是由非線 性器件對(duì)I、V互相反復(fù)調(diào)制，在負(fù)載、輸入的AC變化、溫度變化都使雜噪變化 ，其頻帶可能有數(shù)十MHz到1GHz,主要使以輻射的形式存在.雜噪是一種常用的通俗說(shuō)法 .其共性就是具有隨機(jī)性的.但必須注意，噪聲的分布一般呈現(xiàn) 高斯分布，即白噪聲，而雜波那么不是.輸出紋波和輸出電流和輸出電壓都有關(guān)系，主要是與電流的關(guān)系.通常輸出紋波近似等于輸出電流乘上輸出濾波電容的ESR值(下文有ESR的講解).所以并不是濾波電容的容量越大輸出紋波越小，而應(yīng)該是濾波電容的ESR值

15、越小輸出紋波越小.紋波是出現(xiàn)在輸出端子間的一種與輸入頻率和開關(guān)頻率同步的成分，用峰-峰(peak to peak)值表示，一般在輸出電壓的0.5%以下；噪聲是出現(xiàn)在輸出端子間的紋波以外的一種高頻成分，也用峰-峰(peak to peak)值表示，一般在輸出電壓的1%左右.紋波噪聲是二者的合成，用峰-峰(peak to peak)值表示，一般在輸出電壓的2%以下.實(shí)用文檔標(biāo)準(zhǔn)文案電容的ESR是什么意思導(dǎo)讀ESR是EquivalentSeriesResistance三個(gè)單詞的縮寫，翻譯過(guò)來(lái)就是等效串連電阻。理論上,個(gè)完美的電容，自身不會(huì)產(chǎn)生任何能量損失，但是實(shí)際 關(guān)鍵詞：ESR電容ESR是Equi

16、valentSeriesResistance三個(gè)單詞的縮寫，翻譯過(guò)來(lái)就是等效串連電阻。理論上，一個(gè)完美的電容，自身不會(huì)產(chǎn)生任何能量損失，但是實(shí)際上，因?yàn)橹圃祀娙莸牟牧嫌须娮?，電容的絕 緣介質(zhì)有損耗，各種原因?qū)е码娙葑兊貌弧巴昝?。這個(gè)損耗在外部，表現(xiàn)為就像一個(gè)電阻跟電容串連在一起，所 以就起了個(gè)名字叫做“等效串連電阻。ESR的出現(xiàn)導(dǎo)致電容的行為背離了原始的定義。比方，我們認(rèn)為電容上面電壓不能突變，當(dāng)突然對(duì)電容施加一個(gè)電流，電容因?yàn)樽陨沓潆?，電壓?huì)從0開始上升。但是有了ESR電阻自身會(huì)產(chǎn)生一個(gè)壓降，這就導(dǎo)致了電容器兩端的電壓會(huì)產(chǎn)生突變。無(wú)疑的，這會(huì)降低電容 的濾波效果，所以很多高質(zhì)量的電源啦一類的

17、，都使用低ESR的電容器。同樣的，在振蕩電路等場(chǎng)合，ESR也會(huì)引起電路在功能上發(fā)生變化，引起電路失效甚至損壞等嚴(yán)重后果。所以在多數(shù)場(chǎng)合，低ESR的電容，往往比高ESR的有更好的表現(xiàn)。不過(guò)事情也有例外，有些時(shí)候，這個(gè)ESR也被用來(lái)做一些有用的事情。比方在穩(wěn)壓電路中，有一定ESR的電容，在負(fù)載發(fā)生瞬變的時(shí)候，會(huì)立即產(chǎn)生波動(dòng)而引發(fā)反應(yīng)電路動(dòng)作，這 個(gè)快速的響應(yīng)，以犧牲一定的瞬態(tài)性能為代價(jià)，獲取了后續(xù)的快速調(diào)整能力，尤其是功率管的響應(yīng)速度比擬慢， 并且電容器的體積/容量受到嚴(yán)格限制的時(shí)候。這種情況見于一些使用mos管做調(diào)整管的三端穩(wěn)壓或者相似的電路中。這時(shí)候，太低的ESR反而會(huì)降低整體性能。ESR是等效“串連電阻，意味著，將兩個(gè)電容串連，會(huì)增大這個(gè)數(shù)值，而并聯(lián)那么會(huì)減少之。實(shí)際上，需要更低ESR的場(chǎng)合更多，而低ESR勺大容量電容價(jià)格相對(duì)昂貴，所以很多開關(guān)電源采取的并聯(lián)的策 略，用多個(gè)ESR相對(duì)高的鋁電解并聯(lián)， 形成一個(gè)低ESR的大容量電容。犧牲一定的PCB空間，換來(lái)器件本錢的減少， 很多時(shí)候都是劃算的。和ES袂似的另外一個(gè)概念是ESL,也就是等效串聯(lián)電感。早期的卷制電感經(jīng)常有很高的ESL而且容量越大的電容，ESL一般也越大。ESL經(jīng)常會(huì)成為ESR的一局部，并且ESL也會(huì)引發(fā)一些電路故障，