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開關電源的紋波和噪聲
[ 通信界 | 北京航空航天大學 方佩敏 | www.6611o.com | 2009/9/15 10:43:01 ]
 

  這里介紹兩種同軸電纜測量裝置。圖7是在被測電源的輸出端接R、C電路后經輸入同軸電纜(50Ω)后接示波器的AC輸入端;圖8是同軸電纜直接接電源輸出端,在同軸電纜的兩端串接1個0.68μF陶瓷電容及1個47Ω/1w碳膜電阻后接入示波器。T形BNC連接器和電容電阻的連接如圖9所示。

圖7 同軸電纜測量裝置1

圖8 同軸電纜測量裝置2

圖9 T形BNC連接器和電容電阻的連接

紋波和噪聲的測量標準

  以上介紹了多種測量裝置,同一個被測電源若采用不同的測量裝置,其測量的結果是不相同的,若能采用一樣的標準測量裝置來測,則測量的結果才有可比性。近年來出臺了幾個測量紋波和噪聲的標準,本文將介紹一種基于JEITA-RC9131A測量標準的測量裝置,如圖10所示。

圖10 基于JEITA-RC9131A測量標準的測量裝置

  該標準規定在被測電源輸出正、負端小于150mm處并聯兩個電容C2及C3,C2為22μF電解電容,C3為0.47μF薄膜電容。在這兩個電容的連接端接負載及不超過1.5m長的50Ω同軸電纜,同軸電纜的另一端連接一個50Ω的電阻R和串接一個4700pF的電容C1后接入示波器,示波器的帶寬為100MHz。同軸電纜的兩端連接線應盡可能地短,以防止撿拾輻射的噪聲。另外,連接負載的線若越長,則測出的紋波和噪聲電壓越大,在這情況下有必要連接C2及C3。若示波器探頭的地線太長,則紋波和噪聲的測量不可能精確。

  另外,測試應在溫室條件下,被測電源應輸入正常的電壓,輸出額定電壓及額定負載電流。

不正確與正確測量的比較

1探頭的選擇

  圖11是用AAT1121芯片組成的降壓式DC/DC轉換器電路及測量正確和不正確的波形圖。若采用普通的示波器探頭來測量(如圖12所示),由于地線與探頭組成的回路面積太大(由剖面線組成的面積),它相當于一根“天線”,極易受到EMI的干擾,其輸出的紋波和噪聲電壓相當大(見圖11中右面的示波器波形圖中綠色的紋波和噪聲波形)。若采用專用的測量探頭(如圖13所示),它的地線極短,探頭與地線組成回路面積較小,受到EMI干擾極小,其輸出紋波和噪聲波形如圖11右面的紅色線所示。這例子說明一般通用示波器的探頭是不能用的。

圖11 AAT1121電路測量波形

圖12 用普通示波器探頭測得的波形

圖13 用專用測量探頭測得的波

2 探頭與測試點的接觸是否良好

  以金升陽公司的1W DC/DC電源模塊IF0505RN-1W為例,采用專用探頭靠測法,排除外界EMI噪聲干擾,探頭接觸良好時,測出的紋波和噪聲電壓為4.8mVp-p,如圖14所示。若觸頭接觸不良時,則測出的紋波和噪聲電壓為8.4mVp-p,如圖15所示。

圖14 電源模塊IF0505RN-1W測試波形(接觸良好)

圖15 電源模塊IF0505RN-1W測試波形(接觸不良)

  這里順便再用普通示波器探頭測試一下,其測試結果是紋波和噪聲電壓為48mVp-p,如圖16所示。

圖16 電源模塊IF0505RN-1W測試波形(普通探頭)

減小紋波和噪聲電壓的措施

  開關電源除開關噪聲外,在AC/DC轉換器中輸入的市電經全波整流及電容濾波,電流波形為脈沖,如圖17所示(圖a是全波整流、濾波電路,b是電壓及電流波形)。電流波形中有高次諧波,它會增加噪聲輸出。良好的開關電源(AC/DC轉換器)在電路增加了功率因數校正(PFC)電路,使輸出電流近似正弦波,降低高次諧波,功率因數提高到0.95左右,減小了對電網的污染。電路圖如圖18所示。

圖17 開關電源整流波形

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1作者:北京航空航天大學 方佩敏 來源:今日電子/21ic 編輯:顧北

 

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