資料介紹
隨著開關(guān)頻率和開關(guān)速度不斷的提升,在使用開關(guān)型的DC/DC電源的時候,要特別關(guān)注輸入輸出電源的紋波。但是測量DC/DC電源的紋波和噪聲沒有一個行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。不同廠家的測試環(huán)境以及測試標(biāo)準(zhǔn)都不太一樣,導(dǎo)致很多人很迷惑。這篇文章提供了一個簡單可靠的電源紋波的測試方法,這種測試方法的可復(fù)現(xiàn)性很好,并且不需要帶寬很高的示波器和探頭。
這篇文章適合用于測量開關(guān)型DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸入以及輸出紋波,包括電荷泵,但是不適用于低壓差穩(wěn)壓器(LDO)。
紋波和噪聲Ripple and Noise
紋波和噪聲指的是在DC/DC轉(zhuǎn)換器輸入輸出電容上的交流耦合信號,在測試中,一般我們會將這個信號帶寬限制到20MHz。
紋波和噪聲主要由以下四項組成。

--電源紋波(PWM frequency RIPPLE),和PWM頻率相同的。這個紋波表示了輸入和輸出電容上的充放電過程,在最大負(fù)載時,這個紋波達(dá)到最大值。這種電壓的波動可以通過加大輸入輸出電容、加大輸出電感來減小。
--開關(guān)噪聲(SWITCHING NOISE),這種噪聲發(fā)生在電源的開關(guān)時刻。雖然開關(guān)噪聲的重復(fù)周期和PWM頻率一致,但是振蕩頻率一般都很高。開關(guān)噪聲新的振幅一般取決于電源芯片、電路寄生參數(shù)以及PCB布板。
--工頻噪聲(Recfified main RIPPLE),一般是交流供電頻率的兩倍。我國供電頻率是50Hz,所以它的紋波主要來自工頻50Hz變壓器。大小取決于整流電路的類型。對于半波整流,50Hz;對于全波整流,是100Hz;對于三相全波整流,300Hz。
--非周期性的隨機(jī)噪聲(NOISE),和AC電源開關(guān)頻率均無關(guān)。
由于現(xiàn)在AC-DC部分大多采用模塊開關(guān)電源,后級DC/DC電路工頻噪聲比較小;隨機(jī)噪聲無法量化。所以一般不考慮這兩項的影響,典型的開關(guān)電源紋波噪聲如下圖所示。我們需要測量的是紋波以及開關(guān)噪聲之和。

接下來描述了在錯誤以及正確測量電源紋波噪聲的兩種方式。
下圖是一個錯誤的測量方式,因為示波器的地線會拾取輻射噪聲。示波器的地線和信號探頭形成的環(huán)路形成了一個天線。環(huán)路面積越大,在電源PWM切換時,示波器接受到的開關(guān)噪聲就越大。
這篇文章適合用于測量開關(guān)型DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸入以及輸出紋波,包括電荷泵,但是不適用于低壓差穩(wěn)壓器(LDO)。
紋波和噪聲Ripple and Noise
紋波和噪聲指的是在DC/DC轉(zhuǎn)換器輸入輸出電容上的交流耦合信號,在測試中,一般我們會將這個信號帶寬限制到20MHz。
紋波和噪聲主要由以下四項組成。

--電源紋波(PWM frequency RIPPLE),和PWM頻率相同的。這個紋波表示了輸入和輸出電容上的充放電過程,在最大負(fù)載時,這個紋波達(dá)到最大值。這種電壓的波動可以通過加大輸入輸出電容、加大輸出電感來減小。
--開關(guān)噪聲(SWITCHING NOISE),這種噪聲發(fā)生在電源的開關(guān)時刻。雖然開關(guān)噪聲的重復(fù)周期和PWM頻率一致,但是振蕩頻率一般都很高。開關(guān)噪聲新的振幅一般取決于電源芯片、電路寄生參數(shù)以及PCB布板。
--工頻噪聲(Recfified main RIPPLE),一般是交流供電頻率的兩倍。我國供電頻率是50Hz,所以它的紋波主要來自工頻50Hz變壓器。大小取決于整流電路的類型。對于半波整流,50Hz;對于全波整流,是100Hz;對于三相全波整流,300Hz。
--非周期性的隨機(jī)噪聲(NOISE),和AC電源開關(guān)頻率均無關(guān)。
由于現(xiàn)在AC-DC部分大多采用模塊開關(guān)電源,后級DC/DC電路工頻噪聲比較小;隨機(jī)噪聲無法量化。所以一般不考慮這兩項的影響,典型的開關(guān)電源紋波噪聲如下圖所示。我們需要測量的是紋波以及開關(guān)噪聲之和。

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下圖是一個錯誤的測量方式,因為示波器的地線會拾取輻射噪聲。示波器的地線和信號探頭形成的環(huán)路形成了一個天線。環(huán)路面積越大,在電源PWM切換時,示波器接受到的開關(guān)噪聲就越大。
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