电源纹波过大的原因及解决方法

大家好，小科来为大家解答以上问题。电源纹波过大的原因及解决方法这个很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

1、什么是涟漪？

2、由于DC稳压电源一般是由交流电源经过整流稳压形成的，所以DC稳压量中难免有一些交流分量，这种叠加在DC稳压量上的交流分量称为纹波。

3、纹波成分复杂，其形式一般为频率高于工频的类正弦波谐波，另一种为脉宽较窄的脉冲波。

4、对于不同的场合，对波纹的要求是不同的。

5、纹波可以用有效值或峰值、绝对量或相对量来表示。

6、比如一个电源在稳态下工作，其输出为100V 5A，测得的纹波有效值为10mV，为纹波的绝对量，而相对量为纹波系数=纹波电压/输出电压=10mv/100V=0.01%，等于万分之一。

7、为什么你的电源纹波这么大？

8、用户测试其开关电源输出5V信号的500MHz示波器纹波时，发现纹波和噪声的峰峰值达到900 mV以上(如下图所示)，而其开关电源纹波的标称峰峰值为20mv。

9、虽然用户电路板上、下级都有LDO来稳定开关电源的输出，但用户认为测量结果过大不可信，希望找出问题所在。

10、问题分析

11、功率纹波测试过大的问题通常与使用的探头和前端的连接方式有关。

12、首先检查了用户探头的连接方式，发现它使用了如下左图所示的长鳄鱼夹地线，接地点卡在单板的固定螺丝上，所以整个接地回路比较大。

13、因为大的接地回路会引入更多的空间电磁辐射噪声和开关电源引起的接地回路噪声，所以会换成下图所示的短接地弹簧销。

14、经过实际测试，发现实测纹波噪声的峰峰值有了很大的改善，如下图所示。

15、但纹波噪声的峰峰值仍在40 mV以上，与开关电源厂的商标20mV仍有较大差别。

16、进一步查看用户使用的探头型号，发现用户使用的是示波器上1033601标准的无源探头。

17、如下图所示。

18、1033601的探头将被测信号衰减10倍后送入示波器，然后示波器将被测信号数学放大10倍。

19、这种探头的优点是可以通过前面的匹配电路将探头的带宽提高到几百MHz，扩大了示波器的范围，但对于小信号测量不是特别有利。

20、如果被测信号本身的幅度很小，如果再衰减10倍，可能会淹没在示波器的底部噪声中。即使在数学上再放大10倍，信噪比本身也不会提高。

21、因此，应尽量使用衰减比小的探头，如1:1的探头来测量电源的纹波噪声。

22、然后又发现了另一个1:1被动探头。这款1:1无源探头虽然带宽不高(一般几十MHz)，但衰减比小，非常适合小信号测试。

23、下图为1:1无源探头和1033601探头在不同带宽限制下的对比测试结果。

24、可以看出，使用1:1探头，设置20MHz带宽限制后，测得的纹波噪声峰峰值小于10mV，远优于1033601探头的测试结果。

25、从1:1探头的测试结果可以看到清晰的纹波波形，满足用户对20mV纹波噪声的预期。

26、此外，我们还可以看到带宽限制也可以提高噪声的峰峰值。

27、问题总结

28、这是电源纹波测试的典型问题。

29、通过采用短接地、低衰减比探头和带宽限制功能，我们大大改善了纹波噪声的测试结果。

30、一般来说，功率纹波测试结果的影响因素按重要性主要包括以下几个方面：

31、1.前端连接线和接地回路的长度：长的接地回路会拾取更多的电磁辐射和开关电源的接地噪声，因此需要使用尽可能短的接地电容

32、2.探头的衰减比：衰减比大的探头会使小信号的幅度变弱，甚至淹没在示波器的底噪中，因此应尽可能使用衰减比1:1的探头。

3、 带宽限制：很多电磁噪声和示波器的底噪声都是宽带的，设置合适的带宽限制可以滤除额外的噪声。

34、很多电源纹波噪声测试场合使用20MHz的带宽限制，也有些芯片会要求测到80MHz或200MHz。

4、 测量量程：通常会在小量程档下(比如10mv/格或20mv/格)进行电源纹波的测试。

36、量程打得越大，示波器的底噪声越高。

37、但有些示波器的偏置范围有限，在小档位下时可能不能够把被测的直流电压信号拉回到屏幕中心附近进行测量，所以很多时候会使用示波器的AC耦合功能把直流隔离掉再进行纹波噪声测试。

5、 输入阻抗：很多示波器有50欧姆和1M欧姆的输入阻抗选择，通常50欧姆输入阻抗下示波器的底噪声更低。

39、不过示波器连接大部分无源探头时都会自动把阻抗切换到1M欧姆，只有连接有源探头或同轴电缆时才可以设置为50欧姆输入阻抗。

在进行实际测试之前，一个比较好的习惯是先检查一下当前使用的设备和设置下的系统的底噪声。

41、下面图中的5个波形分别是使用500M的S系列示波器在使用不同的探头和带宽设置下的底噪声结果。

42、波形从上到下依次为：50欧姆输入阻抗，1:1探头，500MHz带宽;1M欧姆输入阻抗，1:1探头，20MHz带宽;1M欧姆输入阻抗，1:1探头，500MHz带宽;1M欧姆输入阻抗，10:1探头，20MHz带宽;1M欧姆输入阻抗，10:1探头，500MHz带宽。

43、其底噪声的峰峰值从不到1mV直到接近30mV，可见测试中探头、带宽、输入阻抗设置的重要性。

如果手头实在没有合适的低衰减比的探头，也可以用50欧姆的同轴电缆用如下方式自制一个探头。

46、实际上就是把电缆的一头接在示波器上，示波器设置为50欧姆输入阻抗;电缆的另一头剥开，屏蔽层焊接在被测电路地上，中心导体通过一个隔直电容连接被测的电源信号。

47、这种方法的优点是低成本，低衰减比，缺点是一致性不好，隔直电容参数及带宽不好控制。

48、另外，近些年示波器厂商还推出了专门为电源纹波测试设计的探头，结合了低衰减比(1.1:1)、高带宽(硬件2GHz，可以软件设置带宽限制)、兼顾测量需要和噪声的阻抗匹配(探头本身直流输入阻抗为50k欧姆，但示波器端是50欧姆输入阻抗频谱)、短地线(提供很低环路电感的焊接前端)、大偏置范围(可以到±24V)、可以纹波和直流电压同时测试等优点，适用于对于电源纹波测量要求比较高的用户。

原文标题：为什么你的电源纹波那么大?

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