介紹電(diàn)源紋波的(de)産生(shēng)、測量和(hé)抑制(zhì)

    電₩©÷±(diàn)源紋波的(de)測量分(fēn)兩大(dà)類，一(yī)類是(shì)單獨電(↑​≠diàn)源的(de)鑒定，另一(yī)類是(shì)産品的(de)÷✘₩π調試測量。

    在電(diàn)源行(xíng)業(yè≥₩)和(hé)電(diàn)源用(yòng)戶對(duì)電(diàn)源✔£β≤鑒定時(shí)，要(yào)求選擇在(20±5)℃的(d✔∞φ$e)室內(nèi)進行(xíng)，濕度應小(xiǎo)于←®80%，周圍對(duì)測量有(yǒu)影(yǐng)響的(de)機(jī)械δ♦÷§震動及電(diàn)磁幹擾應減到(dào)最小(xiǎo)，标準儀器(qì)<β∏與被檢電(diàn)源應在以上(shàng ™₹≤)的(de)檢定環境下(xià)放(fàng)置24h以上(shàng)。對≈ (duì)純電(diàn)源來(lái)講，測£φπ₩量電(diàn)源紋波時(shí)，要(yào)求在加載時(shí)測量，所加負載要(yào)使↑¶∑輸出電(diàn)流大(dà)于額定輸出電(diàn)流的(de)80%以上(shàn λ±≥g)。除選低(dī)噪聲的(de)純阻性負載或電(diàn)子(zǐ)負載外(wài)，還(h‍¥¥ái)要(yào)選擇對(duì)應的(de)測量标準。不(bù)同的(de)标準會(huì)有(≠♠↔₽yǒu)不(bù)同的(de)測量結果。

    紋波電(diàn)壓可(kě)以用(yòng)絕對®®✔∞(duì)量，也(yě)可(kě)以用(yòn¶↔δg)相(xiàng)對(duì)量來(lái)表示。紋波電(diàn)壓幅度與直₹∑&‍流電(diàn)壓幅度之比稱為(wèi)電(dià¥♣♥αn)源的(de)紋波系數(shù)，常用(yòng)對(duì)數(shù)方式表示。✘δ例如(rú)一(yī)個(gè)電(diàn)源工(gōng)作(zuò)在穩壓狀态£✔β，其輸出為(wèi)10V/1A，測得(de)紋波的(de)有(yǒu)φ÷效值為(wèi)10mV，這(zhè)10mV就(jiù)是(shσ↕↓<ì)紋波的(de)絕對(duì)量。而相(xiàng)對(du↔→ì)量即紋波系數(shù)=紋波電(diàn)壓/輸出電(diàn)₽★ δ壓=10mv/10V=0.1%，即等于千分(fēn)之一(yī)。電(diàn)源≈σ紋波的(de)測量可(kě)以用(yòng)毫伏表或示波器(qì)。

    2.1 示波器(qì)測量電(diàn)源紋波

    目前常用(yòng)示波器(qì)來(lái)測量電(dià₩♣λλn)源紋波，除了(le)可(kě)測量紋↓∞波的(de)各種電(diàn)壓值，還(há←£ i)可(kě)以看(kàn)到(dào)波形。如(rú)使用(yòng)數(shù←×®∏)字示波器(qì)，注意存儲深度和(hé)幹擾，否則可(kě)$≤§™能(néng)造成無法正确的(de)測量。可(kě)以用(yòng)模拟示波器(qì)，泰克公司生α&≠(shēng)産的(de)示波器(qì)有(yσ★ 'ǒu)專門(mén)配備的(de)電(diàn)源紋波測量軟件(jiàn)↓≠σ。

    用(yòng)示波器→₹≠(qì)對(duì)電(diàn)源紋波測量的(de)連線方 ≥ 式有(yǒu)以下(xià)幾種：

    靠連法

    使用(↓↔>yòng)帶有(yǒu)地(dì)線環的(de)示波器(qì)探頭，将探針直接≥→×σ接觸正輸出的(de)管腳，地(dì)線環直接接觸負輸出的(de)管腳，這×φ&(zhè)樣從(cóng)示波器(qì)中讀(dú)出的(de)峰峰值為(wèi)輸出線上(shà®∑₽ng)的(de)紋波與噪聲。          ≥γ          ®λ              × ★¶;           &nπ←σ✔bsp;            ✘λφ™;       

    直連法

   将地(dì)線環直接與輸出管腳相(xiàng)連，利用(yò<∏ng)探頭接地(dì)環進行(xíng)輸出®♠端測試

  絞連法       &nbsδ↓∑₹p;        ‍ ';       &n‍α∞‍bsp;       &n✘£ ₹bsp;         &nbs™  p;        ₩σ             &n‍<bsp;     &nbs$₩p;         &nbs↑≥™£p;             &n$<π♣bsp;        •€;         &nbs ×p;       ©             &n$πbsp;             &n± ♥€bsp;       &nbs∏φ÷>p;       &n✔‌bsp;       &×σ✔nbsp;             ♠σ✔       ∏₽β             &nb©♠sp;           ∏♦>      

    輸出管腳接雙絞線後接電(dià→α  n)容，在電(diàn)容兩端用(yòng)示波器(qì)測量。

    在用(yòng)♠₹π≈以上(shàng)方法連接測量時(shí)要(yào)注意：首先，根據要(yào)求規定示波器§≠(qì)測量紋波的(de)帶寬上(shàng)限，以避免拾取超出'♣紋波帶寬上(shàng)限的(de)高(gā®∏o)頻(pín)噪聲，一(yī)般帶寬上¥ (shàng)限設為(wèi)20MHz，為(wèi)了(le)濾除疊加的(de)×₩§₹直流電(diàn)壓，采用(yòng)AC耦合輸入方 →↓₹式；其次，摘掉探針的(de)“帽子(≠¥'∞zǐ)”，直接用(yòng)探頭的(≈®•✘de)屏蔽地(dì)和(hé)信号輸出地(dì)連接，減短(duǎn)長(cháng)接地(dì₽←≤™)引線形成的(de)天線；為(wèi)減小(xiǎ≤&o)探頭感應的(de)影(yǐng)響，多(♠₩duō)數(shù)情況下(xià)都(dōu)采用(yònφ  g)在探頭接入點的(de)位置并聯小(xiǎo)電(diàn)解電(diàn)容和(h↕λ‍é)瓷片電(diàn)容，并聯電(diàn)容可(kě)以減少(shǎo)外(w≤×♣×ài)界幹擾信号進入示波器(qì)，也(yě)可(kě)以将一(yī)段短(duǎn≠∞±)線繞在探針接地(dì)引線周圍，并使之與電(diàn)源地(d←₽™±ì)相(xiàng)連接。這(zhè)樣做(zuò)的(de)好(hǎo¶α ₩)處是(shì)縮短(duǎn)暴露在電(diàn)源附近(jìn)高(gāo)←"強度電(diàn)磁輻射中的(de)探針長(cháng)₩×​♠度，從(cóng)而進一(yī)步減少(shǎγ→γ§o)高(gāo)頻(pín)拾取。此外(w≠λài)，把示波器(qì)引線繞在鐵(tiě)芯上(shàng)♠← π可(kě)減小(xiǎo)共模電(diàn)流★σ→，因為(wèi)這(zhè)樣會(huì)形成一(yī)個(gè)不(bù£φ​)影(yǐng)響差分(fēn)電(diàn)壓測量、但(d÷δ©àn)可(kě)降低(dī)由共模電(diàn÷φ)流産生(shēng)的(de)測量誤差的(de)共模電(diàn)感，在隔離(≈α₩πlí)電(diàn)源中，真正的(de)共模電(diàn)流是(shì)由在探針接地(dì)引±<線中流動的(de)電(diàn)流産生(shēng)的(de)，這(zhè)就(j&σiù)使得(de)在電(diàn)源地(dì)和(hé)示波器(qì>∞×$)地(dì)之間(jiān)産生(shēng)電(diàn)壓降，表現(£ε÷xiàn)為(wèi)紋波。

    2.2 交流毫伏表測量電(diàn)源紋波

    用(yòng)交流毫伏表來(lái)測量紋波‌π≠ε電(diàn)壓，是(shì)因為(wèi)毫伏表隻對(duì)交流電(→↓diàn)壓響應，并且靈敏度高(gāo)，可(kě)測量很(hěn)小β¥(xiǎo)的(de)交流電(diàn)壓§<¥，而紋波往往是(shì)比較小(xiǎo)的(de)交流電(diàn)壓。&>∞β毫伏表可(kě)直接讀(dú)出紋波電(diàn $)壓的(de)有(yǒu)效值、峰值和(hé)平均值。但(dàn)結果與毫伏表的(d→™e)頻(pín)響有(yǒu)關，在使用(yòγβ★ng)交流數(shù)字電(diàn)壓表時(shí)，要(yào)注意其頻(pín‍£)響範圍，不(bù)同範圍會(huì)有(yǒ>±∏u)不(bù)同的(de)測量結果。

    3 電(diàn)源紋波抑制(zhì↑±)

    抑制(zβ↑γ'hì)紋波電(diàn)壓的(de)通(tōng)常做(z‌π✔uò)法是(shì)，加大(dà)濾波電(diàn)路(lù)中✔→Ω$電(diàn)容容量，或采用(yòng)LC濾波電(diàn)路(lù)，或​©采用(yòng)多(duō)級濾波電(diàn)路(lù★↓≤)；以線性電(diàn)源代替開(kāi)關電(diàn'φ‌)源；合理(lǐ)布線等。但(dàn)如(rú¶<‍ε)果能(néng)有(yǒu)針對(duì)σ×ε♥的(de)采取措施可(kě)能(néng)會(huì)起到(dào)事(♥§shì)半功倍的(de)效果。

    3.1 低(dī)頻(pín)紋波₩₹的(de)抑制(zhì)

    對(duì)開(kāi σ♦ )關電(diàn)源來(lái)說(shuō)，可(kě)采用(yòng)前級預穩壓和(₩÷≈εhé)增大(dà)DC/DC變換器(qì)閉環增益來(lái)消除。低(dīφ¥' )頻(pín)紋波是(shì)輸入整流紋波通(tōng)過DC/DC變換器(σ€$qì)傳遞到(dào)輸出的(de)，它的↔£β←(de)大(dà)小(xiǎo)取決于整流濾波電(diàn)容器(qì)的(de)★β→π電(diàn)容量和(hé)反饋調節回路(lù)的(♣®de)調節器(qì)性能(néng)。根據開(kāi)關電(diàn)源的(de)公式↕£，輸出紋波和(hé)輸出電(diàn)容值成反比，電(diàn)感內(÷£nèi)電(diàn)流波動大(dà)小(xiǎo)和(hé)電→‍✘ε(diàn)感值成反比。所以加大(dà)電(diàn)容值和(hé)電(diàn)感值可(kě)以<≠•減小(xiǎo)輸出紋波。适當配置調節器(qì)φ©的(de)參數(shù)，增大(dà)交流反饋，γ←"♦也(yě)可(kě)以有(yǒu)效地(dì)降低(dī)紋波。

    3.2 高(gāo)頻(pín)紋波的(dφ₽e)抑制(zhì)

    輸出紋波從(cóng)頻(pín)譜上(shàng)分(fē♦ $♣n)主要(yào)由低(dī)頻(pín)紋波、開(kāi)關頻(pín)率紋波和(hé)尖峰三個×φ§δ(gè)方面組成。而尖峰是(shì)紋波的(de)主要γ✘ππ(yào)部分(fēn)，它的(de)大(dà)小(xiǎo)基本決定了(le)紋波的(de)大≥↕ε×(dà)小(xiǎo)。因為(wèi)高(gāo)頻(pín)變≈©¥壓器(qì)初級、次級存在漏感，開(kāi)關管☆∞ "在導通(tōng)和(hé)截止的(de)瞬間(jiān)，漏感中的(de)電(♠♦diàn)流無法釋放(fàng)便産生(shēng)了(le)尖峰。整流尖峰的(de)産生(• shēng)原因是(shì)高(gāo)頻(pín)整流管的(de)PN結存在結電(diàn‌β§)容，整流管在導通(tōng)和(hé)截止的(de)瞬間(jiān)，結電(diàn)容的‌‌★(de)充放(fàng)電(diàn)也(yě)會(huì)産生(s‍>≥hēng)尖峰。從(cóng)示波器(qì)中可(kě)看(kàn)到(dào)開(k×★↑‍āi)關電(diàn)源輸出尖峰的(de) >頻(pín)率約50MHz～100MHz，遠(yuǎn)高(gāo)于濾波電(diα✔àn)感器(qì)的(de)截止頻(pín)率，不(bù)能(néng)用(yòng)常σ¥規的(de)電(diàn)感濾波方式來(lái)解決。實際工(gō♦®↓£ng)作(zuò)中隻能(néng)采取減小(xiǎΩ≠&"o)變壓器(qì)漏感和(hé)采用(yòng)軟恢複特性的(de)高(gā→↓§"o)頻(pín)整流管；采用(yòng)高(gāo)頻(pín)濾∞♠波器(qì)；采用(yòng)多(duō)級濾波；提高(gāo)開(kāi)關電(dià®↕n)源工(gōng)作(zuò)頻(pín)率。

    3.3 共模紋波的(de)抑制(zhì)

    對(duì)于共模紋波嗓聲的✔↕​(de)常用(yòng)方法:

    （1）減小(↕‌©xiǎo)控制(zhì)功率器(qì)件(jiàn)、變壓器(qì)與機(jī)±∑ ™殼地(dì)之間(jiān)的(de)寄生(shēng)電(di×"βδàn)容，并在輸出端加共模抑制(zhì)電(diàn)感及電(diàn)容λ≤>；

    （♠₩ ±2）采用(yòng)EMI濾波器(qì)；

    （3）降低£♠×(dī)開(kāi)關毛刺幅度。

    3.4 控制(zhì)環路(lù)的(de)抑制(zhì)

    控制(zhì)環路(lù)參數(≤​<♥shù)不(bù)适當會(huì)引起紋波，當輸出端波£↑β動時(shí)通(tōng)過反饋網絡進入調節器(qì)回路(lù)，可(kě)能("≠néng)導緻調節器(qì)的(de)自(zì)激振蕩，引ε↔起附加紋波。此紋波電(diàn)壓一(yī)般沒有(yǒu‌±)固定的(de)頻(pín)率。抑制(z"δ"hì)方法有(yǒu)：

    （1）調節器(qì)輸出增加對(duì)地(dì)的(de)​♦ ®補償網絡，調節器(qì)的(de)補償可(kě)抑制(zhì)調節器(qì)自(zì)激引起的λβ>α(de)紋波增大(dà)；

    （α​✔2）合理(lǐ)選擇環路(lù)的(de)放(fàng)大←€€λ(dà)倍數(shù)。放(fàng)大(dà)倍數(shù)過 ×大(dà)會(huì)引起調節器(qì)的(de)振蕩或自(zì)激，♥  ×使輸出紋波增加，放(fàng)大(dà)倍數(shù)過小(x×γ<♠iǎo)使輸出電(diàn)壓穩定性變差，所以調節器(qì)的(de)放€>(fàng)大(dà)倍數(shù)的(de)參數(shù)要(yào)合理(↔‍πlǐ)選取，調試中應根據負載狀況進行(xíng)調節。

    （3）低(dī)噪聲±•低(dī)壓差線性調節器(qì)(LDO)。電(diàn)源輸出←÷∑"端接LDO濾波，這(zhè)是(shì)減少(shǎo)紋波和(hé)噪聲最有(yǒu)效的(≠®δde)辦法，輸出電(diàn)壓恒定，不(bù)需要(yào)改變原有(yǒu)的(de>↓☆)反饋系統，但(dàn)成本很(hěn)高(gāo)，Ω₹$功耗較大(dà)。

   3.5 PCB設計(jì)

    開(kāi≤♠↑ )關電(diàn)源的(de)PCB設計(jì)非常重要(yλ<<↕ào)，PCB分(fēn)布參數(shù)會•♣<©(huì)導緻調整誤差或濾波效率變差，嚴重時(shí)甚至可(kě)能(néng)導緻自(‌σzì)激（一(yī)般在特定的(de)負載下(x→✘>ià)發生(shēng)）。原則是(shì)取樣回路(lù)和(hé)濾波回路(lù)>Ω§要(yào)盡量貼近(jìn)開(kāi)關電(diàn)源IC，PCB走線不(€εbù)可(kě)太長(cháng)、太細。

   4 結 語

    電(diàn)源幾乎對(duì)于每種電(diànγ♥)子(zǐ)産品都(dōu)必不(bù)&♣φ可(kě)少(shǎo)，電(diàn)源的(de)性能✘¥ (néng)對(duì)一(yī)個(gè)大(dà)型系統産生(♦$↓✔shēng)重要(yào)的(de)影(yǐng)響。要(¶∑±γyào)确保高(gāo)可(kě)靠性、穩定性、兼♦ε↓₩容性、安全性，測量是(shì)唯一(yī)的(de)辦法。通(t​∑ōng)過有(yǒu)效的(de)測量和(hé)分(fēn)析，才能π↔(néng)保證得(de)到(dào)理(lǐ)想的(de)産品。