2022年电源纹波测试总结精编版.docx

精品_精品资料_请问什么叫纹波？怎样测量纹波？纹波的定义 ：由于直流稳固电源一般是由沟通电源经整流稳压等环节而形成的,这就不行防止的在直流稳固量中多少带有一些沟通成份,这种叠加在直流稳固量上的沟通重量就称之为纹波.纹波的成分较为复杂,它的形状一般为频率高于工频的类似正弦波的谐波,另一种就是宽度很窄的脉冲波.对于不同的场合, 对纹波的要求各不一样.对于电容器老练来说,无论是那一种纹波,只要不是太大,一般对电容器老练质量不会构成影响.而对程控机电源或音响设备中所使用的电源,由于宽度很窄的脉冲没有足够的能量来推动喇叭的纸盆或话机的听筒而形成杂音.因此对于这种窄脉冲的要求可以放宽.而对于音频范畴内的类似正弦波的纹波信号,虽然其幅度不是太高,但其能量却使喇叭或听筒发生嗡嗡的杂音.因此对这种形状的纹波应有肯定的要求,而对于用于一些掌握的场合,由于窄脉冲达到肯定的高度会干扰数字或规律掌握部件,使设备运行的牢靠性降低,因此对这种窄脉冲的幅度应有肯定的限制,而对类似正弦波的纹波,一般由于其幅度较低,对掌握部件的干扰不大.纹波的表示方法可以用有效值或峰值来表示,可以用肯定量,也可以用相对对量来表示.例如一个电源工作在稳压状态,其输出为100V5A ,测得纹波的有效值为10mV ,这 10mV 就是纹波的肯定量,而相对量即纹波系数=纹波电压 /输出压 =10mv/100V=0.01% ,即等于万分之一.事实上, 纹波就是一个直流电压中的沟通成分.直流电压原来应当是一个固定的值,但是很多时候它是通过沟通电压整流、滤波后得来的,由于滤波不洁净,就会有剩余的沟通成分,即便如此,就是用电池供电也因负载的波动而产生波纹.事实上,即便是最好的基准电压源器件,其输出电压也是有波纹的.要体验,可以用示波器来看,就会看到电压上下稍微波动,就像水纹一样,所以叫做纹波.一般使用沟通毫伏表来测量纹波电压,由于沟通毫伏表只对沟通电压响应,并且灵敏度比较高, 可测量很小的沟通电压,而纹波往往是比较小的沟通电压.假如没有沟通毫伏表,也可使用示波器来测量.将示波器的输入设置为沟通耦合,调整Y 轴增益,使波形大小合适,读出电压值,可估算出纹波电压的大小.纹波电压会影响系统的工作,带来噪声.所以电源要有足够的滤波措施,以将纹波限制在肯定的幅度以内.纹波 ripple 与谐波的比较：简洁的说, 就是肯定频率的电压或电流作用于非线性负载时,会产生不同于原频率的其它频率的正弦电压或电流的现象.纹波是指在直流电压或电流中,叠加在直流稳固量上的沟通重量.它们虽然在概念上不是一回事,但它们之间有联系.如电源上附加的纹波在用电器上很简洁产生各频率的谐波.电源中各频率谐波的存在无疑导致电源中纹波成分的增加.除了在电路中我们所需要产生谐波的情形以外,它主要有以下主要危害：1、使电网中发生谐振而造成过电流或过电压而引发事故.2、增加附加损耗,降低发电、输电及用电设备的效率和设备利用率.3、使电气设备（如旋转电机、电容器、变压器等）运行不正常,加速绝缘老化,从而缩短它们的使用寿命.4、使继电爱护、自动装置、运算机系统及很多用电设备运转不正常或不能正常动作或操作.5、使测量和计量仪器、外表不能正确指示或计量.6、干扰通信系统,降低信号的传输质量,破坏信号的正常传递,甚至损坏通信设备.纹波的害处：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_1、简洁在用电器上产生谐波,而谐波会产生较多的危害.2、降低了电源的效率.3、较强的纹波会造成浪涌电压或电流的产生,导致烧毁用电器.4、会干扰数字电路的规律关系,影响其正常工作.5、会带来噪音干扰,使图像设备、音响设备不能正常工作.总之,它们在我们不需要的的方显现都是有害的,需要我们防止的.对于如何抑制和去除谐波和纹波的方式方法有很多,但想完全排除,好像是很难办到的,我们只有将其掌握在一个答应的范畴之内,不对环境和设备产生影响就算达到了我们的目的.纹波是叠加在直流信号上的沟通干扰信号,是电源测试中的一个很重要的标准.特别是作特别用途的电源,如激光器电源,纹波就是其致命要害之一.所以,电源纹波的测试就显得极为重要.电源纹波的测量方法大致分为两种：一种是电压信号测量法.另一钟是电流信号测量法.一般对于恒压源或纹波性能要求不大的恒流源,都可以用电压信号测量法.而对于纹波性能要求高的恒流源就最好用电流信号测量法.1 ）、电压信号测量纹波是指,用示波器测量叠加在直流电压信号上的沟通纹波电压信号.对于恒压源,测试可以直接用电压探头测量输出到负载上的电压信号.2 ）、对于恒流源的测试,就一般是通过使用电压探头,测量采样电阻两端的电压波形.整个测试过程中,示波器的设置是能否采样到真实信号的关键.电源纹波噪声测试方法我们今日的电子电路（比如手机、服务器等领域）的切换速度、信号摆率比以前更高,同时芯片的封装和信号摆幅却越来越小,对噪声更加敏锐. 因此,今日的电路设计者们比以前会更关怀电源噪声的影响.实时示波器是用来进行电源噪声测量的一种常用工具, 但是假如使用方法不对可能会带来完全错误的测量结果,笔者在和用户沟通过程中发觉很多用户的测试方法不尽正确,所以把电源纹波噪声测试中需要留意的一些问题做一下总结,供大家参考.由于电源噪声带宽很宽,所以很多人会挑选示波器做电源噪声测量.但是不能忽视的是,实时宽带数字示波器以及其探头都有其固有的噪声.假如要测量的噪声与示波器和探头的噪声在相同数量级,那么要进行精确测量将是特别困难的一件事情.主 题:电源纹波正确的测量方法DC-DC 模块的电源纹波指标是一项很重要的参数.洁净的电源是数字电路稳固工作的前提,也是模可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_拟器件的各项参数的重要保证.为了确定我们的电源洁净,必需对 DC-DC 模块的输出纹波进行测量.但很多人测量得到的纹波值动辄上百mV ,甚至几百 mV ,远远比器件手册供应的最大纹波值大,这主要是测量方法的不正确造成的.1 正确的测量方法1 、 限制示波器带宽（一般示波器都有带宽限制功能,Tek的中低端示波器为20MHz , Agilent的为 30MHz或 25MHz ）,目的是防止数字电路的高频噪声影响纹波测量,尽量保证测量的精确性.2 、 设置耦合方式为沟通耦合,便利测量（不关怀直流电平）.3 、 保证探头接的尽量短（测量纹波动辄上百mV的缘由就是接的线太长）.目前比较流行的方法是拆除探头的接的线和外壳,露出探头的壳,自制接的线缠绕在探头的壳上,可以保证接的线长度小于1cm .4 、 示波器的悬空,只通过探头的与单板共的,不要通过其他方式与单板仪器PC 等共的（这样会给纹波测量引入很大的的噪声）.如：通过示波器三线插头的的插针在插线板上与其他仪器共的,或者通过接的线连接示波器的与其他仪器的的.其中第 3 条是关键中的关键.接的线过长,其电感效应将给测量系统引入额外的噪声, 下图为证：上图探头接的线的电感效应2 对仪器的要求和示波器参数要求：支持带宽限制功能, Tek 20MHz . Agilent 25或 30MHz .探头参数要求：带宽 100M即可.考虑到尽量少引入EMC 噪声以及测试便利.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_为了使接的线尽量短,尽量使用探头的原装测试短针,如无原装测试短针,就须自制短接的线：去除探头接的线套,用金属丝自行绕制接的短线,举荐五类线中铜丝,强度适中（仍是有些偏软,有更好的请举荐）.其他候选有焊锡丝、刻刀.3 真正的纹波应当是什么样子？以下各图可以让大家对纹波的相貌大致有个感性熟悉.被测 DC-DC 模块最大功耗100W ,实际工作 60W ,输出 5.5V 与 3.3V 两路.共 3 个型号.LQD25A48-5V0-3V3 3.3V 输出纹波可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_LQD25A48-5V0-3V3 5.5V输出纹波可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_Q48DR3R350NRA 3.3V输出纹波Q48DR3R350NRA 5.5V输出纹波可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_DQ65033QGL10 3.3V输出纹波可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_DQ65033QGL10 5.5V输出纹波纹波和噪声的关系及区分纹波就是一个直流电压中的沟通成分 .直流电压原来应当是一个固定的值 , 但是很多时候它是通过沟通电压整流、 滤波后得来的 ,由于滤波不洁净 , 就会有剩余的沟通成分 ,即便如此 ,就是用电池供电也因负载的波动而产生波纹 . 事实上 , 即便是最好的基准电压源器件 ,其输出电压也是有波纹的 .纹波应是 AC 和开关频率的整倍数 ,用傅里叶级数绽开应当是mf 越高,Am 越小 .杂噪应当是不规章的离散波,是由非线性器件对 I、V 相互反复调制 ,在负载、输入的 AC 变化、温度变化都使杂噪变化,其频带可能有数十MHz 到 1GHz, 主要使以辐射的形式存在.杂噪是一种常用的通俗说法. 其共性就是具有随机性的.但必需留意 , 噪声的分布一般出现高斯分布 ,即白噪声 ,而杂波就不是 .输出纹波和输出电流和输出电压都有关系,主要是与电流的关系 .通常输出纹波近似等于输出电流乘上输出滤波电容的 ESR 值 下文有 ESR 的讲解 . 所以并不是滤波电容的容量越大输出纹波越小 , 而应当是滤波电容的ESR 值越小输出纹波越小 .纹波是显现在输出端子间的一种与输入频率和开关频率同步的成分,用峰 - 峰peak to peak值表示 ,一般在输出电压的 0.5% 以下; 噪声是显现在输出端子间的纹波以外的一种高频成分,也用峰 - 峰peak to peak值表示 ,一般在输出电压的 1% 左右 .纹波噪声是二者的合成,用峰- 峰peak to peak值表示 ,一般在输出电压的2% 以下 .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_电容的 ESR 是什么意思导读 ESR,是 EquivalentSeriesResistance 三个单词的缩写,翻译过来就是“等效串连电阻”.理论上,一个完善的电容,自身不会产生任何能量缺失,但是实际关键词： ESR电容ESR,是 EquivalentSeriesResistance三个单词的缩写,翻译过来就是“等效串连电阻”.理论上,一个完善的电容,自身不会产生任何能量缺失,但是实际上,由于制造电容的材料有电阻,电容的绝缘介质有损耗,各种缘由导致电容变得不“完善”.这个损耗在外部,表现为就像一个电阻跟电容串连在一起,所以就起了个名字叫做“等效串连电阻”.ESR的显现导致电容的行为背离了原始的定义.比如,我们认为电容上面电压不能突变,当突然对电容施加一个电流,电容由于自身充电,电压会从0 开头上升.但是有了 ESR,电阻自身会产生一个压降,这就导致了电容器两端的电压会产生突变.无疑的,这会降低电容的滤波成效,所以很多高质量的电源啦一类的,都使用低ESR的电容器.同样的,在振荡电路等场合,ESR也会引起电路在功能上发生变化,引起电路失效甚至损坏等严峻后果.所以在多数场合,低ESR的电容,往往比高ESR的有更好的表现.不过事情也有例外,有些时候,这个ESR也被用来做一些有用的事情.比如在稳压电路中,有肯定ESR的电容,在负载发生瞬变的时候,会立刻产生波动而引发反馈电路动作,这个快速的响应,以牺牲肯定的瞬态性能为代价,猎取了后续的快速调整才能,特别是功率管的响应速度比较慢,并且电容器的体积 / 容量受到严格限制的时候. 这种情形见于一些使用mos管做调整管的三端稳压或者相像的电路中.这时候,太低的 ESR反而会降低整体性能.ESR是等效“串连”电阻,意味着,将两个电容串连,会增大这个数值,而并联就会削减之.实际上,需要更低 ESR的场合更多,而低ESR的大容量电容价格相对昂贵,所以很多开关电源实行的并联的策略,用多个 ESR相对高的铝电解并联, 形成一个低 ESR的大容量电容. 牺牲肯定的 PCB空间,换来器件成本的削减, 很多时候都是划算的.和 ESR类似的另外一个概念是ESL,也就是等效串联电感.早期的卷制电感常常有很高的ESL,而且容量越大的电容, ESL一般也越大. ESL常常会成为 ESR的一部分,并且 ESL也会引发一些电路故障,比如串连谐振等.但是相对容量来说, ESL的比例太小,显现问题的几率很小,再加上电容制作工艺的进步,现在已经逐步忽视ESL, 而把 ESR作为除容量之外的主要参考因素了.顺便,电容也存在一个和电感类似的品质系数Q,这个系数反比于ESR,并且和频率相关,也比较少使用.由 ESR引发的电路故障通常很难检测,而且ESR的影响也很简洁在设计过程中被忽视.简洁的做法是,在仿真的时候,假如无法挑选电容的详细参数,可以尝试在电容上人为串连一个小电阻来模拟ESR的影响,通常的,钽电容的 ESR通常都在 100 毫欧以下,而铝电解电容就高于这个数值,有些种类电容的ESR甚至会高达数欧姆.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载