开关电源纹波的产生和测量


原标题:开关电源纹波的产生和测量
开关电源纹波的产生主要源于以下几个方面:
输入低频纹波:
主要与输出电路的滤波电容容量相关。由于电容的容量不可能无限制地增加,导致输出低频纹波的残留。交流纹波经DC/DC变换器衰减后,在开关电源输出端表现为低频噪声,其大小由DC/DC变换器的变比和控制系统的增益决定。
高频纹波噪声:
来源于高频功率开关变换电路。在电路中,通过功率器件对输入直流电压进行高频开关变换后整流滤波再实现稳压输出,其输出端含有与开关工作频率相同频率的高频纹波。高频纹波噪声的大小主要和开关电源的变换频率、输出滤波器的结构和参数有关。
寄生参数引起的共模纹波噪声:
由于功率器件与散热器底板和变压器原、副边之间存在寄生电容,导线存在寄生电感,因此当矩形波电压作用于功率器件时,开关电源的输出端会产生共模纹波噪声。
功率器件开关过程中产生的超高频谐振噪声:
主要来源于高频整流二极管反向恢复时二极管结电容、功率器件开关时功率器件结电容与线路寄生电感的谐振,频率一般为1-10MHz。
闭环调节控制引起的纹波噪声:
在开关直流电源中,调节器参数选择不适当会引起输出纹波的增大。例如,调节器的开环放大倍数过大或过小都可能导致输出纹波的增加。
开关电源纹波的测量
开关电源纹波的测量通常采用频谱分析法,通过测量输出电压的频谱来确定纹波的大小。以下是具体的测量步骤和注意事项:
测量设备:
使用示波器观察输出电压的波形,判断是否存在异常波动。
使用频谱分析仪测量输出电压的频谱,确定纹波的大小、频率以及分布。
还可以利用电源测试仪测量开关电源的输出电压、电流等基本参数,以及负载模拟器模拟实际负载,保证测试的准确性。
测量步骤:
检查测试设备是否完好,确保测试的准确性。
将开关电源连接到测试设备,确保连接正确。
使用示波器或频谱分析仪对输出电压进行波形观察和频谱分析,记录纹波的大小、频率以及分布。
注意事项:
在测量时,要注意测试环境的稳定,避免温度、湿度等环境因素对测试结果的影响。
定期对测试设备进行校准,确保测试的准确性。
在使用示波器测量时,需要注意探头的设置和连接方式,以减少误差。例如,可以使用带有地线环的示波器探头,将探针直接接触正输出的管脚,线环直接接触负输出的管脚,以尽量缩短环路长度。
在测量高频纹波时,需要考虑到示波器的带宽限制,并设置合适的带宽限制功能。
综上所述,开关电源纹波的产生和测量是电源设计和测试中的重要环节。通过合理的设计和测试方法,可以有效地降低纹波对电源性能的影响,提高电源的稳定性和可靠性。
责任编辑:David
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