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精確測(cè)量電源紋波

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精確測(cè)量電源紋波

精確地測(cè)量電源適配器紋波本身就是一門藝術(shù)。在圖 1 所示的示例中,一名初級(jí)工程師完全錯(cuò)誤地使用了一臺(tái)示波器。他的第一個(gè)錯(cuò)誤是使用了一支帶長(zhǎng)接地引線的示波器探針;他的第二個(gè)錯(cuò)誤是將探針形成的環(huán)路和接地引線均臵于電源適配器變壓器和開關(guān)元件附近;他的最后一個(gè)錯(cuò)誤是允許示波器探針和輸出電容之間存在多余電感。該問題在紋波波形中表現(xiàn)為高頻拾取。在電源適配器中,存在大量可以很輕松地與探針耦合的高速、大信號(hào)電壓和電流波形,其中包括耦合自電源變壓器的磁場(chǎng),耦合自開關(guān)節(jié)點(diǎn)的電場(chǎng),以及由變壓器互繞電容產(chǎn)生的共模電流。

利用正確的測(cè)量方法可以大大地改善測(cè)得紋波結(jié)果。首先,通常使用帶寬限制來(lái)規(guī)定紋波,以防止拾取并非真正存在的高頻噪聲。我們應(yīng)該為用于測(cè)量的示波器設(shè)定正確的帶寬限制。其次,通過取掉探針“帽” ,并構(gòu)成一個(gè)拾波器(如圖 2所示),我們可以消除由長(zhǎng)接地引線形成的天線。將一小段線纏繞在探針接地連接點(diǎn)周圍,并將該接地連接至電源適配器。這樣做可以縮短暴露于電源適配器附近高電磁輻射的端頭長(zhǎng)度,從而進(jìn)一步減少拾波。
最后,在隔離電源適配器中,會(huì)產(chǎn)生大量流經(jīng)探針接地連接點(diǎn)的共模電流。這就在電源適配器接地連接點(diǎn)和示波器接地連接點(diǎn)之間形成了壓降,從而表現(xiàn)為紋波。要防止這一問題的出現(xiàn),我們就需要特別注意電源適配器設(shè)計(jì)的共模濾波。另外,將示波器引線纏繞在鐵氧體磁心周圍也有助于 最小化這種電流。這樣就形成了一個(gè)共模電感器,其在不影響差分電壓測(cè)量的同時(shí),還減少了共模電流引起的測(cè)量誤差。
圖 2 顯示了該完全相同電路的紋波電壓其使用了改進(jìn)的測(cè)量方法。 這樣,高頻峰值就被真正地消除了。 

圖 2 四個(gè)輕微的改動(dòng)便極大地改善了測(cè)量結(jié)果

實(shí)際上,集成到系統(tǒng)中以后,適配器紋波性能甚至?xí)?。?span>電源適配器和系統(tǒng)其他組件之間幾乎總是會(huì)存在一些電感。這種電感可能存在于布線中,抑或只有蝕刻存在于 PWB 上。另外,在芯片周圍總是會(huì)存在額外的旁路電容,它們就是電源適配器的負(fù)載。這二者共同構(gòu)成一個(gè)低通濾波器,進(jìn)一步降低了電源適配器紋波和/或高頻噪聲。在極端情況下,電流短時(shí)流經(jīng) 15 nH 電感和 10μF 旁路電容的一英寸導(dǎo)體時(shí),該濾波器的截止頻率為 400 kHz。這種情況下,就意味著高頻噪聲將會(huì)得到極大降低。許多情況下,該濾波器的截止頻率會(huì)在電源紋波頻率以下,從而有可能大大降低紋波。
經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師應(yīng)該能夠找到在其測(cè)試過程中如何運(yùn)用這種方法的途徑。


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| 發(fā)布時(shí)間:2018.06.11    來(lái)源:電源適配器廠家
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