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叙开关电源之输出纹波和开关瞬变的有效方法
来源:东莞市成良智能科技 发布时间:2019-10-22 点击量:961
本文来介绍测量开关电源之开关调节器中的输出纹波和开关瞬变的有效方法。对这些参数的测量要求非常仔细,因为糟糕的设置可能会导致读数错误,示波器探针信号和接地引线形成的环路会导致产生寄生电感。这样会增加与快速开关瞬变有关的瞬变幅度,因此必须保持较短的连接、有效的方法以及宽带宽性能。
测量开关电源之开关调节器中的输出纹波和开关瞬变的有效方法输出纹波和开关瞬变
输出纹波和开关瞬变取决于调节器拓扑以及外部元器件的数值与特性。输出纹波是残余交流输出电压,与调节器的开关操作密切相关。其基频与调节器的开关频率相同。开关瞬变是在开关转换过程中发生的高频振荡。它们的幅度以最大峰峰值电压表示,该值很难精确测量,因为它与测试设置高度相关。
测量开关电源之开关调节器中的输出纹波和开关瞬变的有效方法之输出纹波考虑因素
调节器的电感和输出电容是影响输出纹波的主要元件。较小的电感会产生更快的瞬变响应,但代价是电流纹波更大;而较大的电感会让电流纹波更小,相应的代价就是瞬变响应较慢。采用低有效串联电阻(ESR)的电容可最大程减少输出纹波。带电介质X5R或X7R的陶瓷电容是一个不错的选择。通常使用大电容来降低输出纹波,但开关电源之输出电容的尺寸和个数却是以牺牲成本和PCB面积得来的。
测量开关电源之开关调节器中的输出纹波和开关瞬变的有效方法之频域测量
对开关电源工程师而言,测量不需要的输出信号时,考虑频率域是非常有用的,它能提供一种更好的视角,了解输出纹波及其谐波位于哪些离散频率,以及各自对应哪些不同的功率水平。若要进行频率域测量,可在输出电容两端连接一个50Ω同轴电缆探针。信号通过隔直电容,终止于频谱分析仪输入端的50Ω端接电阻。隔直电容可阻止直流电流穿过频谱分析仪,避免直流负载效应。50Ω传输环境可以最大限度减少高频反射和驻波。输出电容是输出纹波的主要来源,因此测量点应该尽可能靠近。从信号尖端到接地点的环路应该尽可能比较小,以便尽量减少可能影响测量结果的额外电感。
测量开关电源之开关调节器中的输出纹波和开关瞬变的有效方法之时域测量
采用示波器探针时,不用长接地引线可避免形成接地环路,因为信号尖端和长接地引线形成的环路会产生额外电感和较高的开关瞬变。测量低电平输出纹波时,使用1×无源探针或50Ω同轴电缆,而非10×示波器探针,因为10×探针会使信号衰减10倍,从而使低电平信号降为示波器本底噪声。
测量开关电源之开关调节器中的输出纹波和开关瞬变的有效方法之测量开关瞬变
开关瞬变的能量较低,但是频率成分比输出纹波高。这种情况会在开关转换过程中发生,通常标准化为包含纹波的峰峰值。
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