如何避过测量电源波纹的误区?

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agitek951|  楼主 | 2021-10-21 11:55 | 显示全部楼层 |阅读模式

波纹测试在电源质量检测中十分重要。由于直流稳压电源一般是由交流电源经整流、滤波、稳压等环节而形成的,这就不可避免地在直流电压中多少带有一些交流分量,这种叠加在直流稳电压上的交流分量称之为波纹。本文将给大家展示在测量电源波纹时经常出现的问题。
01. 用好示波器的自动测量功能
示波器的时间轴和电压轴都是经过标定的,数值具有明确的物理和计量意义,因此通常需要在测试报告中记载相应的数值。具体到纹波测量,通常最关心纹波的大小,可用纹波的峰峰值,有效值等指标表示。在模拟示波器上,可以通过数格子的方法来读出数值。在早期的数字示波器上出现了光标,用于手动测量2个点之间的相对值。这些测量功能作为示波器的基本功能也保留至今。
进一步地,现代示波器一般都具有强大的自动测量功能,只需要简单按键或者点击,就可以将常见数值指标显示在屏幕上,并且实时刷新。如图1所示,对于这个不规则的周期纹波信号,示波器测得峰峰值有116.7mV,有效值有26.24mV。如果需要周期、频率等指标,也可以用类似的方法快速得到。
a3064ec956de4cd096bc3392c294d25e.png 图1:示波器自动测量功能
02. 电压探头衰减的影响
无源探头的衰减要设置为1X。原因是1X是无衰减档位,带宽较小,而且去掉了衰减器带来的噪声,会减弱额外噪声的影响。如图2所示,普通无源探头的衰减档位是通过拨动开关来选择的,测试时一定要先确认档位设置正确。图7和图8是同一个探头设置在10X和1X测量同一个信号的波形(已分别在示波器中设置了正确的衰减,屏幕显示的是真实电压值,无需换算)。可以看到图3的波形相比图4明显叠加了更多的高频噪声,信号细节不够清晰。使用示波器的自动测量功能,也会发现读数不同。
6e46639eb8234358946262f74f5789a9.png 图2:示波器电压探头衰减设置开关
51861cf3ef49455cb19aac8a27152d9f.png 图3:探头衰减设为10X的波形
366f8307627f468cb6f9cd16283f7340.png 图4:探头衰减设为1X的波形
03.接地线的影响
探头接地线要拔掉,使用探头的接地弹簧来就近接地。具体的操作方法如图5所示,探头上只有探针和接地弹簧2个组件,没有额外的接地延长线。探针和接地弹簧的触点之间只有数毫米的距离,可以直接接入到板子上的无源器件两端。对于纹波测量,在电源模块输出的滤波电容两端测量是一个不错的选择,如图6所示。
7b42ceca58444cc59a640f916f44eec7.png 图6:使用接地弹簧和探针测量纹波,接地弹簧就近接地
图7是一种错误的示范。使用探头的接地夹,图方便就夹在了板子边缘的地线上,直流通路看上去没有问题。但是接地夹通常有数厘米甚至更长,板子上的走线通常也是厘米量级,测量环路就会比使用接地弹簧的方案长很多。因此会引入更多不必要的噪声,如图8所示,目测波形上就有反复出现的尖峰,显然是和真实情况相违背的。
如果仔细观察,还可以看到图7中,接地夹构成的环路中,甚至还有一根白色电缆穿过,这些都是不严谨的测量方式,需要及时改正。
72944bdd8b00460b93a9583af8718b9e.png 图7:使用接地夹和探针测量纹波,接地夹随意夹到板子边缘的地线上(错误示范)
b61e0d063d9c43ef8c99178ee64b0d21.png 图8:使用接地夹测量纹波时明显能发现的干扰信号
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