干货分享 电源的纹波和噪声是什么?怎么测?

发布时间: 2025-01-08 作者: 安博棋牌官网

  在测试电源波形的时候,我们大家常常会发现有一些上下波动的现象,有人说这是纹波,有人说这是噪声,那到底是什么呢?

  纹波是由于直流稳定电源的电压波动而造成的一种现象,因为直流稳定电源一般是由交流电源经整流稳压、滤波等环节而形成的,由于滤波不彻底,就会遗留交流成份,这种叠加在直流稳定量上的交流分量就称之为纹波。

  电源纹波能影响设备性能和稳定能力,进而会影响到总系统的正常运行。通常来说,更加昂贵的线性直流电源纹波小,而经济实惠的开关电源纹波大,所以也更要关注相关参数。

  纹波的危害主要有以下几点:首先,纹波会导致电器上产生谐波,还会降低电源的使用效率。高频电源纹波可能会产生浪涌电压或电流,影响设备的正常运行,加速设备老化。电源纹波也会干扰电路的逻辑关系,导致其无法正常工作,还会带来噪声干扰,进而影响信号的测量,甚至会损坏设备。

  噪声则与纹波不一样,不呈周期性的变化。它的产生原因有两种,一种是电源自身产生的;另一种是外界电磁场的干扰(EMI),它能通过辐射进入电源。它可能会引起设备性能直线下降,对灵敏的电子元件和信号传输有干扰,可能会产生杂音、图像不清晰、通信干扰等问题。

  我们以一个开关电源的电路板为例,这个电路板通电后可以输出6.5V的电压。

  如果想要测量电源纹波和噪声,示波器是蕞常用的设备,而合适的示波器设置、测量方法是保证正确测量精准的关键。

  首先,由于纹波和噪声幅度都比较小,所以我们应该一台精度高的示波器,这次我们最终选择了SDS800XHD12bit示波器来作为测试示例。

  在纹波和噪声测量时,还需要对探头进行改装:拔去探头的探钩和接地线,为探头换上接地环。

  如果使用了接地线,由于开关电源的切换会在空间产生大量的电磁辐射,而示波器探头的长地线又恰好相当于一根天线,会把空间的电磁干扰引入到纹波当中,造成纹波、噪声的测量值虚高。

  较为重要的一步是将探头的档位调节至x1档位。这一举措比较重要的一步是将探头的档位调节至x1档位。这一举措的目的是降低噪声影响。因为电源纹波、噪声的幅值一般都比较小,如果设置为10:1的话,信号衰减十倍进入仪器,再通过数字计算放大十倍,这样的一个过程会放大很多噪声,因此导致纹波测量值偏高。

  随后,我们将示波器的通道耦合设置为“交流耦合”,滤除信号本身直流分量,减小高频噪声,测量前的准备就基本完成了。

  在纹波测试中,有必要进行“带宽限制”设置,将示波器的带宽限制在20 MHz。这一操作主要是为了尽最大可能避免数字电路的高频噪声影响纹波的测量,尽量保证测量的准确性。

  在设置完带宽后,接上探头,调整垂直幅度档位至10 mV/div,就能看见纹波的形状了。

  此时,我们还能打开示波器的“测量”功能,在测量纹波时,我们较为关注“峰峰值”和“均方根(RMS)”,打开测量这两个类目,能够获得示例的电源板的纹波在该次测量结果为:峰峰值20mV,均方根2.6mV。

  噪声测试和纹波测试不同,不需要额外进行“带宽限制,以确保获得蕞真实的噪声情况。

  有很多网上的资料说,在芯片引脚上做测量更有意义,但其实这并不完全准确。具体在哪端测,要看关注的东西。如果关注电源板的性能,在输出引脚测较为贴切。如果关注芯片供电端的情况,在芯片引脚测更为合适。测出来的结果受走线上等效、寄生电感电容和有效接收天线等情况影响,略有区别。

  在这里,我们以芯片引脚作为测量点,进行电源噪声测量,以获得自己想要的结果。

  在进行纹波、噪声测量时,要选取合适的设备,也要做到合理的示波器、探头设置。虽然整个操作的流程很简单,但仍有很多重点需要关注。

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