發(fā)布時間: 2021-11-16 瀏覽次數(shù): 作者:邁昂科技
以20M示波器帶寬為限定規(guī)范,電壓設(shè)為PK-PK(也有測有效值的),去除示波器控頭上的夾子與地線(因?yàn)檫@個本身的夾子與地線會形成環(huán)路,像一個天線接收雜訊,引入一些不必要的雜訊),使用接地環(huán)(不使用接地環(huán)也可以,不過要考慮其產(chǎn)生的誤差),在探頭上并聯(lián)一個10UF電解電容與一個0.1UF瓷片電容,用示波器的探針直接進(jìn)行測試;如果示波器探頭不是直接接觸輸出點(diǎn),應(yīng)該用雙絞線,或者50Ω同軸電纜方式測量。
開關(guān)電源輸出紋波主要來源于五個方面:輸入低頻紋波;高頻紋波;寄生參數(shù)引起的共模紋波噪聲;功率器件開關(guān)過程中產(chǎn)生的超高頻諧振噪聲;閉環(huán)調(diào)節(jié)控制引起的紋波噪聲。
紋波是疊加在直流信號上的交流干擾信號,是電源測試中的一個很重要的規(guī)范。尤其是作特殊用途的電源,如激光器電源,紋波則是其致命要害之一,因此,電源紋波的測試就顯得極為重要。
通常針對于恒壓源或紋波性能要求不大的恒流源,都可以用電壓信號測量法,而針對于紋波性能要求高的恒流源則最好用電流信號測量法。
電壓信號測量紋波是指,用示波器測量疊加在直流電壓信號上的交流紋波電壓信號。針對于恒壓源,測試可以直接用電壓探頭測量輸出到負(fù)載上的電壓信號。
針對于恒流源的測試,則通常是通過使用電壓探頭,測量采樣電阻兩端的電壓波形。整體的測試過程中,示波器的設(shè)置是能否采樣到真實(shí)信號的關(guān)鍵。
測量之前需要進(jìn)行如下設(shè)置。
1.通道設(shè)置:
耦合:即通道耦合方式的選擇。紋波是疊加在直流信號上的交流信號,因此,我們要測試紋波信號就可以去掉直流信號,直接測量所疊加的交流信號就好。
寬帶限定:關(guān)
探頭:首要選用電壓探頭的方式。然后選擇探頭的衰減比例。必須與實(shí)際所使用探頭的衰減比例保持一致,這樣從示波器所讀取數(shù)才是真實(shí)的數(shù)據(jù)。比如,所使用電壓探頭放在×10檔,則此時,這里的探頭的選項(xiàng)也必須設(shè)置為×10檔。
類型:邊沿
信源:實(shí)際所選擇的通道,如,準(zhǔn)備用CH1通道進(jìn)行測試,則此處就應(yīng)該選擇為CH1。
斜率:上升。
觸發(fā)方式:如果是在實(shí)時地觀察紋波信號,則選擇‘自動的’觸發(fā)。示波器會自動的跟隨實(shí)際所測信號的變化,并顯示。這個時候,你也可通過設(shè)置測量按鈕,實(shí)時地顯示你所需要的測量的數(shù)值。
但是,如果你想要捕捉某次測量時的信號波形,則需要將觸發(fā)方式設(shè)置為‘正常’觸發(fā)。這個時候,還需要設(shè)置觸發(fā)電平的大小。一般當(dāng)你知道你所測量的信號峰值時,將觸發(fā)電平設(shè)置為所測信號峰值的1/3處。要是不知道,則觸發(fā)電平可以設(shè)置的稍微小一些。
耦合:直流或交流…,一般用交流耦合。
3.采樣長度(秒/格):
采樣長度的設(shè)置決定能否采樣到所需要的數(shù)據(jù)。當(dāng)所設(shè)置的采樣長度過大時,就會漏掉實(shí)際信號中的高頻成分;當(dāng)所設(shè)置的采樣長度過小時,就只能看到所測實(shí)際信號的局部,同樣無法得到真實(shí)的實(shí)際信號。所以,在實(shí)際測量時,需來回旋轉(zhuǎn)按鈕,仔細(xì)觀察,直到所顯示波形是真實(shí)的完整的波形。
4.采樣方式:
可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定。如,要求測量紋波的P-P值,則最好選擇峰值測量法。采樣次數(shù)也可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定,這與采樣頻率及采樣長度有關(guān)。
5.測量:
通過選擇對應(yīng)通道的峰值測量,示波器就可以幫你把所需要的數(shù)據(jù)及時顯示出來。另外也可以選擇對應(yīng)通道的頻率、最大值、均方根值等。
通過對示波器進(jìn)行合理設(shè)置和規(guī)范的操作,一定可以得到所需的紋波信號。但是,在測量過程中一定要注意防止其它信號對于示波器探頭自身的干擾,以免所測量的信號不夠真實(shí)。
通過電流信號測量法測量紋波值是指,測量疊加在直流電流信號上的交流紋波電流信號。
對于紋波指標(biāo)要求比較高的恒流源,即要求紋波比較小的恒流源,采用電流信號直接測量法可以得到更加真實(shí)紋波信號。與電壓測量法不同的是,這里還用到了電流探頭。
比如說,繼續(xù)用上述的示波器,再加一個電流放大器和一個電流探頭。這個時候,只需用電流探頭夾住輸出到負(fù)載的電流信號,就可以進(jìn)行電流測量法來測量輸出電流的紋波信號了。與電壓測量法一樣,整個測試過程中,示波器及電流放大器的設(shè)置是能否采樣到真實(shí)信號的關(guān)鍵。
實(shí)際上,用這種方法測量時,示波器的基本設(shè)置及用法與上述相同。不一樣的是,通道設(shè)置中探頭的設(shè)置有所不同。在這里,需要選則電流探頭的方式。隨后,選擇探頭的比例,必須與放大器所設(shè)置的這個比例相同,這樣從示波器所讀取數(shù)才是真實(shí)的數(shù)據(jù)。
比如說,所用放大器的這個比例設(shè)置為5A/V,則此時示波器的這一項(xiàng)也需設(shè)置為5A/V。至于電流放大器的耦合方式,當(dāng)示波器的通道耦合已經(jīng)選擇為交流耦合時,則這里選擇交流或直流都可以。
必須要注意的是,用這種方法時,需先打開示波器,隨后再打開電流放大器。且記得在使用前對電流探頭先消磁。
除此之外,測量電源紋波本身有一定技巧性,不恰當(dāng)使用示波器測量電源紋波首先是使用了接地線很長的示波器探針;其二是讓由探針和接地線形成的回路靠近功率變壓器和開關(guān)元件;在最后是允許在示波器探針和輸出電容之間形成額外的電感,其結(jié)果帶來的問題是在測得的紋波波形中攜帶了拾取的高頻成分。
在電源中有許多很容易耦合到探針中的高速的、大電壓和電流信號波形,其中包括來自功率變壓器的磁場耦合、來自開關(guān)節(jié)點(diǎn)的電場耦合、以及由變壓器交繞(interwinding)電容產(chǎn)生的共模電流。
采用正確的測量技術(shù)可切實(shí)改善紋波測量的結(jié)果,首先,通常會規(guī)定紋波的帶寬上限,以避免拾取超出紋波帶寬上限的高頻噪聲,應(yīng)該給用于測量的示波器設(shè)定合適的帶寬上限。另一方面,可以通過摘掉探針的“帽子”來去掉接地長引線形成的天線,我們把一段短線繞在探針接地引線周圍,并使之與電源地相連接,這樣做附帶的好處是縮短暴露在電源附近高強(qiáng)度電磁輻射中的探針長度,從而進(jìn)一步減少高頻拾取。
在最后,在隔離電源中,真正的共模電流是由在探針接地引線中流動的電流產(chǎn)生的,這就使得在電源地和示波器地之間產(chǎn)生電壓降,表現(xiàn)為紋波,要抑制這個紋波,必須要在電源設(shè)計中仔細(xì)考慮共模濾波問題。
除此之外,把示波器引線繞在鐵芯上可減小這個電流,因?yàn)檫@樣會形成一個不影響差分電壓測量、但可降低由共模電流產(chǎn)生的測量誤差的共模電感,可以看到,高頻尖刺已幾乎消除。
實(shí)際上,當(dāng)電源集成到系統(tǒng)中之后,電源紋波性能甚至?xí)?。在電源和系統(tǒng)其它部分之間幾乎總會存在一定量的電感,電感可能是由導(dǎo)線或在印刷線路板上的蝕刻線形成的,而在芯片附近總會有作為電源負(fù)載的附加旁路電容,這兩者形成低通濾波效應(yīng)并進(jìn)一步降低電源紋波和/或高頻噪聲。
舉一個極端的例子,由電感量為15nH的長一英寸的短線和電容量10μF的旁路電容構(gòu)成的濾波器,其截止頻率為400kHz,該實(shí)例意味著能大幅減少高頻噪聲,該濾波器的截止頻率比電源紋波頻率低很多倍,可以切實(shí)降低紋波,聰明的工程師應(yīng)該在測試過程中設(shè)法利用它。
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