精確測量電源紋波
發布時間:2009-10-07 來源:21IC
中心議題:
- 電源紋波的精確測量
解決方案:
- 使用帶寬限製來規定紋波,以防止拾取高頻噪聲
- 將示波器引線纏繞在鐵氧體磁心周圍以減小高頻峰值
精確地測量電源紋波本身就是一門藝術。在圖1所示的示例中,一名初級工程師完全錯誤地使用了一台示波器。他的第一個錯誤是使用了一支帶長接地引線的示波器探針;他的第二個錯誤是將探針形成的環路和接地引線均置於電源變壓器和開關元件附近;他(ta)的(de)最(zui)後(hou)一(yi)個(ge)錯(cuo)誤(wu)是(shi)允(yun)許(xu)示(shi)波(bo)器(qi)探(tan)針(zhen)和(he)輸(shu)出(chu)電(dian)容(rong)之(zhi)間(jian)存(cun)在(zai)多(duo)餘(yu)電(dian)感(gan)。該(gai)問(wen)題(ti)在(zai)紋(wen)波(bo)波(bo)形(xing)中(zhong)表(biao)現(xian)為(wei)高(gao)頻(pin)拾(shi)取(qu)。在(zai)電(dian)源(yuan)中(zhong),存(cun)在(zai)大(da)量(liang)可(ke)以(yi)很(hen)輕(qing)鬆(song)地(di)與(yu)探(tan)針(zhen)耦(ou)合(he)的(de)高(gao)速(su)、大信號電壓和電流波形,其中包括耦合自電源變壓器的磁場,耦合自開關節點的電場,以及由變壓器互繞電容產生的共模電流。

利li用yong正zheng確que的de測ce量liang方fang法fa可ke以yi大da大da地di改gai善shan測ce得de紋wen波bo結jie果guo。首shou先xian,通tong常chang使shi用yong帶dai寬kuan限xian製zhi來lai規gui定ding紋wen波bo,以yi防fang止zhi拾shi取qu並bing非fei真zhen正zheng存cun在zai的de高gao頻pin噪zao聲sheng。我wo們men應ying該gai為wei用yong於yu測ce量liang的de示shi波bo器qi設she定ding正zheng確que的de帶dai寬kuan限xian製zhi。其qi次ci,通tong過guo取qu掉diao探tan針zhen“帽”,並構成一個拾波器(如圖2所示),我wo們men可ke以yi消xiao除chu由you長chang接jie地di引yin線xian形xing成cheng的de天tian線xian。將jiang一yi小xiao段duan線xian纏chan繞rao在zai探tan針zhen接jie地di連lian接jie點dian周zhou圍wei,並bing將jiang該gai接jie地di連lian接jie至zhi電dian源yuan。這zhe樣yang做zuo可ke以yi縮suo短duan暴bao露lu於yu電dian源yuan附fu近jin高gao電dian磁ci輻fu射she的de端duan頭tou長chang度du,從cong而er進jin一yi步bu減jian少shao拾shi波bo。
zuihou,zaigelidianyuanzhong,huichanshengdaliangliujingtanzhenjiedilianjiediandegongmodianliu。zhejiuzaidianyuanjiedilianjiedianheshiboqijiedilianjiedianzhijianxingchengleyajiang,congerbiaoxianweiwenbo。yaofangzhizheyiwentidechuxian,womenjiuxuyaotebiezhuyidianyuanshejidegongmolvbo。lingwai,jiangshiboqiyinxianchanraozaitieyangticixinzhouweiyeyouzhuyuzuixiaohuazhezhongdianliu。zheyangjiuxingchengleyigegongmodianganqi,qizaibuyingxiangchafendianyaceliangdetongshi,haijianshaolegongmodianliuyinqideceliangwucha。tu2顯示了該完全相同電路的紋波電壓,其使用了改進的測量方法。這樣,高頻峰值就被真正地消除了。

圖2四個輕微的改動便極大地改善了測量結果
實shi際ji上shang,集ji成cheng到dao係xi統tong中zhong以yi後hou,電dian源yuan紋wen波bo性xing能neng甚shen至zhi會hui更geng好hao。在zai電dian源yuan和he係xi統tong其qi他ta組zu件jian之zhi間jian幾ji乎hu總zong是shi會hui存cun在zai一yi些xie電dian感gan。這zhe種zhong電dian感gan可ke能neng存cun在zai於yu布bu線xian中zhong,抑yi或huo隻zhi有you蝕shi刻ke存cun在zai於yuPWB上。另外,在芯片周圍總是會存在額外的旁路電容,它們就是電源的負載。這二者共同構成一個低通濾波器,進一步降低了電源紋波和/或高頻噪聲。
在極端情況下,電流短時流經15nH電感和10μF旁路電容的一英寸導體時,該濾波器的截止頻率為400kHz。zhezhongqingkuangxia,jiuyiweizhegaopinzaoshengjianghuidedaojidajiangdi。xuduoqingkuangxia,gailvboqidejiezhipinlvhuizaidianyuanwenbopinlvyixia,congeryoukenengdadajiangdiwenbo。jingyanfengfudegongchengshiyinggainenggouzhaodaozaiqiceshiguochengzhongruheyunyongzhezhongfangfadetujing。
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