準(zhǔn)確測量電源紋波的方法分析

　　測量電源紋波本身有一定技巧性。圖1給出了一個(gè)不當(dāng)使用示波器測量電源紋波的實(shí)例。在這個(gè)例子中出現(xiàn)了幾個(gè)錯(cuò)誤，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；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。

　　圖1：不當(dāng)?shù)募y波測量得到糟糕的結(jié)果。

　　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。其次，可以通過摘掉探針的“帽子”來去掉接地長引線形成的天線。如圖2所示，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。

　　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(dòng)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(gè)紋波，需要在電源設(shè)計(jì)中仔細(xì)考慮共模濾波問題。

　　此外，把把示波器引線繞在鐵芯上可減小這個(gè)電流，因?yàn)檫@樣會形成一個(gè)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。圖2顯示了采用改進(jìn)測量技術(shù)對同一電路得到的紋波電壓測量結(jié)果。可以看到，高頻尖刺已幾乎消除。

　　圖2：四種簡單改進(jìn)極大地改善了測量結(jié)果。

　　事實(shí)上，當(dāng)電源集成到系統(tǒng)中之后，電源紋波性能甚至?xí)谩Ｔ陔娫春拖到y(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(gè)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。