電源紋波的測量分兩大類，一類是單獨(dú)電源的鑒定，另一類是產(chǎn)品的調(diào)試測量。

    在電源行業(yè)和電源用戶對電源鑒定時(shí)，要求選擇在(20±5)℃的室內(nèi)進(jìn)行，濕度應(yīng)小于80%，周圍對測量有影響的機(jī)械震動(dòng)及電磁干擾應(yīng)減到最小，標(biāo)準(zhǔn)儀器與被檢電源應(yīng)在以上的檢定環(huán)境下放置24h以上。對純電源來講，測量電源紋波時(shí)，要求在加載時(shí)測量，所加負(fù)載要使輸出電流大于額定輸出電流的80%以上。除選低噪聲的純阻性負(fù)載或電子負(fù)載外，還要選擇對應(yīng)的測量標(biāo)準(zhǔn)。不同的標(biāo)準(zhǔn)會(huì)有不同的測量結(jié)果。

    紋波電壓可以用絕對量，也可以用相對量來表示。紋波電壓幅度與直流電壓幅度之比稱為電源的紋波系數(shù)，常用對數(shù)方式表示。例如一個(gè)電源工作在穩(wěn)壓狀態(tài)，其輸出為10V/1A，測得紋波的有效值為10mV，這10mV就是紋波的絕對量。而相對量即紋波系數(shù)=紋波電壓/輸出電壓=10mv/10V=0.1%，即等于千分之一。電源紋波的測量可以用毫伏表或示波器。

    3.1 示波器測量電源紋波

    目前常用示波器來測量電源紋波，除了可測量紋波的各種電壓值，還可以看到波形。如使用數(shù)字示波器，注意存儲(chǔ)深度和干擾，否則可能造成無法正確的測量?？梢杂媚M示波器，泰克公司生產(chǎn)的示波器有專門配備的電源紋波測量軟件。

    用示波器對電源紋波測量的連線方式有以下幾種：

    靠連法

    使用帶有地線環(huán)的示波器探頭，將探針直接接觸正輸出的管腳，地線環(huán)直接接觸負(fù)輸出的管腳，這樣從示波器中讀出的峰峰值為輸出線上的紋波與噪聲，如圖3。

圖3 靠測法

    直連法

    將地線環(huán)直接與負(fù)輸出管腳連接，利用探頭接地環(huán)進(jìn)行輸出端測試，如圖4。

圖4 直測法

    絞連法

    輸出管腳接雙絞線后接電容，在電容兩端用示波器測量。

    在用以上方法連接測量時(shí)要注意：首先，根據(jù)要求規(guī)定示波器測量紋波的帶寬上限，以避免拾取超出紋波帶寬上限的高頻噪聲，一般帶寬上限設(shè)為20MHz，為了濾除疊加的直流電壓，采用AC耦合輸入方式；其次，摘掉探針的“帽子”，直接用探頭的屏蔽地和信號輸出地連接，減短長接地引線形成的天線；為減小探頭感應(yīng)的影響，多數(shù)情況下都采用在探頭接入點(diǎn)的位置并聯(lián)小電解電容和瓷片電容，并聯(lián)電容可以減少外界干擾信號進(jìn)入示波器，也可以將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。此外，把示波器引線繞在鐵芯上可減小共模電流，因?yàn)檫@樣會(huì)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，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。

    3.2 交流毫伏表測量電源紋波

    用交流毫伏表來測量紋波電壓，是因?yàn)楹练碇粚涣麟妷喉憫?yīng)，并且靈敏度高，可測量很小的交流電壓，而紋波往往是比較小的交流電壓。毫伏表可直接讀出紋波電壓的有效值、峰值和平均值。但結(jié)果與毫伏表的頻響有關(guān)，在使用交流數(shù)字電壓表時(shí)，要注意其頻響范圍，不同范圍會(huì)有不同的測量結(jié)果。

4 電源紋波抑制

    抑制紋波電壓的通常做法是，加大濾波電路中電容容量，或采用LC濾波電路，或采用多級濾波電路；以線性電源代替開關(guān)電源；合理布線等。但如果能有針對的采取措施可能會(huì)起到事半功倍的效果。

    4.1 低頻紋波的抑制

    對開關(guān)電源來說，可采用前級預(yù)穩(wěn)壓和增大DC/DC變換器閉環(huán)增益來消除。低頻紋波是輸入整流紋波通過DC/DC變換器傳遞到輸出的，它的大小取決于整流濾波電容器的電容量和反饋調(diào)節(jié)回路的調(diào)節(jié)器性能。根據(jù)開關(guān)電源的公式，輸出紋波和輸出電容值成反比，電感內(nèi)電流波動(dòng)大小和電感值成反比。所以加大電容值和電感值可以減小輸出紋波。適當(dāng)配置調(diào)節(jié)器的參數(shù)，增大交流反饋，也可以有效地降低紋波。

    4.2 高頻紋波的抑制

    輸出紋波從頻譜上分主要由低頻紋波、開關(guān)頻率紋波和尖峰三個(gè)方面組成。而尖峰是紋波的主要部分，它的大小基本決定了紋波的大小。因?yàn)楦哳l變壓器初級、次級存在漏感，開關(guān)管在導(dǎo)通和截止的瞬間，漏感中的電流無法釋放便產(chǎn)生了尖峰。整流尖峰的產(chǎn)生原因是高頻整流管的PN結(jié)存在結(jié)電容，整流管在導(dǎo)通和截止的瞬間，結(jié)電容的充放電也會(huì)產(chǎn)生尖峰。從示波器中可看到開關(guān)電源輸出尖峰的頻率約50MHz～100MHz，遠(yuǎn)高于濾波電感器的截止頻率，不能用常規(guī)的電感濾波方式來解決。實(shí)際工作中只能采取減小變壓器漏感和采用軟恢復(fù)特性的高頻整流管；采用高頻濾波器；采用多級濾波；提高開關(guān)電源工作頻率。

    4.3 共模紋波的抑制

    對于共模紋波嗓聲的常用方法:

    （1）減小控制功率器件、變壓器與機(jī)殼地之間的寄生電容，并在輸出端加共模抑制電感及電容；

    （2）采用EMI濾波器；

    （3）降低開關(guān)毛刺幅度。

    4.4 控制環(huán)路的抑制

    控制環(huán)路參數(shù)不適當(dāng)會(huì)引起紋波，當(dāng)輸出端波動(dòng)時(shí)通過反饋網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入調(diào)節(jié)器回路，可能導(dǎo)致調(diào)節(jié)器的自激振蕩，引起附加紋波。此紋波電壓一般沒有固定的頻率。抑制方法有：

    （1）調(diào)節(jié)器輸出增加對地的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，調(diào)節(jié)器的補(bǔ)償可抑制調(diào)節(jié)器自激引起的紋波增大；

    （2）合理選擇環(huán)路的放大倍數(shù)。放大倍數(shù)過大會(huì)引起調(diào)節(jié)器的振蕩或自激，使輸出紋波增加，放大倍數(shù)過小使輸出電壓穩(wěn)定性變差，所以調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)的參數(shù)要合理選取，調(diào)試中應(yīng)根據(jù)負(fù)載狀況進(jìn)行調(diào)節(jié)。

    （3）低噪聲低壓差線性調(diào)節(jié)器(LDO)。電源輸出端接LDO濾波，這是減少紋波和噪聲最有效的辦法，輸出電壓恒定，不需要改變原有的反饋系統(tǒng)，但成本很高，功耗較大。4.5 PCB設(shè)計(jì)

    開關(guān)電源的PCB設(shè)計(jì)非常重要，PCB分布參數(shù)會(huì)導(dǎo)致調(diào)整誤差或?yàn)V波效率變差，嚴(yán)重時(shí)甚至可能導(dǎo)致自激（一般在特定的負(fù)載下發(fā)生）。原則是取樣回路和濾波回路要盡量貼近開關(guān)電源IC，PCB走線不可太長、太細(xì)。

5 結(jié) 語

    電源幾乎對于每種電子產(chǎn)品都必不可少，電源的性能對一個(gè)大型系統(tǒng)產(chǎn)生重要的影響。要確保高可靠性、穩(wěn)定性、兼容性、安全性，測量是唯一的辦法。通過有效的測量和分析，才能保證得到理想的產(chǎn)品。