纹波和噪声测试很烦人?解决DCDC开关电源测试只

2020-11-25 09:37字体:
  

  跟着开合频率和开合速率连接的晋升,正在应用开合型的DC/DC电源的时间,要稀奇合切输入输出电源的没有一个行业法式。分别厂家的测试境遇以及测试法式都不太一律,导致许众人很迷惘。这篇作品供应了一个容易牢靠的电源的测试伎俩,这种测试伎俩的可复现性很好,而且不需求带宽很高的示波器和探头。

  这篇作品适适用于衡量开合型DC/DC转换器的输入以及输出纹波,包罗电荷泵,然则不实用于低压差稳压器(LDO)。

  纹波和噪声指的是正在DC/DC转换器输入输出电容上的相易耦合信号,正在测试中,平常咱们会将这个信号带宽束缚到20MHz。

  --电源纹波(PWM frequency RIPPLE),和PWM频率一样的。这个纹波透露了输入和输出电容上的充放电历程,正在最大负载时,这个纹波抵达最大值。这种电压的震荡可能通过加大输入输出电容、加大输出电感来减小。

  --开合噪声(SWITCHING NOISE),这种噪声产生正在电源的开合时候。固然开合噪声的反复周期和PWM频率一概,然则振荡频率平常都很高。开合噪声新的振幅平常取决于电源芯片、电道寄生参数以及PCB布板。

  --工频噪声(Recfified main RIPPLE),平常是相易供电频率的两倍。我邦供电频率是50Hz,于是它的纹波首要来自工频50Hz变压器。巨细取决于整流电道的类型。对待半波整流,50Hz;对待全波整流,是100Hz;对待三相全波整流,300Hz。

  因为现正在AC-DC片面公众采用模块开合电源,后级DC/DC电道工频噪声比力小;随机噪声无法量化。于是平常不探求这两项的影响,模范的开合电源纹波噪声如下图所示。咱们需求衡量的是纹波以及开合噪声之和。

  下图是一个纰谬的衡量办法,由于示波器的地线会拾取辐射噪声。示波器的地线和信号探头造成的环道造成了一个天线。环道面积越大,正在电源PWM切换时,示波器接纳到的开合噪声就越大。

  正在衡量中,若何减小拾取的辐射噪声?最容易牢靠的伎俩是采用一个接地环来衡量电源纹波以及噪声。为了进一步的下降测试偏差,可能将示波器探头和地线直接放正在电源输出电容得两头。如下图所示,采用这种伎俩,正在信号探头和地线之间的环道面积很小,于是衡量中带来偏差的噪声险些可能纰漏。

  由于现正在的示波器探头都附带有接地环,于是,不再细致描写若何做一个接地环了。原文里有相干描写,睹文末链接。

  下图描写了采用两个分别的测试伎俩获得的Vout波形。电源电道是一个BUCK转换电道(AAT1121),使命正在1.5MHz的开合频率,输出电压为1.8V/250mA。示波器采用全带宽测试。可能看到伴跟着PWM开合,正在绿色的trace2有一个很高的噪音以及振铃,然则trace3上却没有鲜明的噪声。通过比照可能看到,测试伎俩的挑选对结果的精确性很要害。

  下图是采用20MHz带宽束缚测试到的电源的纹波以及噪声。示波器20MHz的带宽束缚是为了制止无源探头带入的共模噪声。可能看到AAT1121BUCK转换器的纹波噪声为10mVp-p,险些看不到开合噪声。这首要是归功于BUCK担任器的低噪声打算,优异的PCB打算,以及伏贴的测试伎俩。

  1)束缚示波器带宽为20MHz(公众中低端示波器档位束缚正在20MHz,高端产物再有200MHz带宽束缚的挑选),方针是避免数字电道的高频噪声影响纹波衡量,尽量保障衡量的精确性。

  2)成立耦合办法为相易耦合,利便衡量(以更小档位来留神观测纹波,分歧切直流电平)。

  3)保障探头接地尽量短(衡量纹震荡辄上百mV的首要出处便是接地线太长),尽量应用探头自带的原装测试短针。假若没有测试短针,可能拆除探头的接地线和外壳,透露探头地壳,自制接地线纠缠正在探头地壳上,保障接地线cm。

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