DC/DC模块的电源纹波的测量

  事实上,纹波就是一个直流电压中的交流成分。直流电压本来应该是一个固定的值,但是很多时候它是通过交流电压整流、滤波后得来的,由于滤波不干净,就会有剩余的交流成分,即便如此,就是用电池供电也因负载的波动而产生波纹。事实上,即便是最好的基准电压源器件,其输出电压也是有波纹的。

  要体验,可以用示波器来看,就会看到电压上下轻微波动,就像水纹一样,所以叫做纹波。

  一般使用交流毫伏表来测量纹波电压,因为交流毫伏表只对交流电压响应,并且灵敏度比较高,可测量很小的交流电压,而纹波往往是比较小的交流电压。如果没有交流毫伏表,也可使用示波器来测量。将示波器的输入设置为交流耦合,调整Y轴增益,使波形大小合适,读出电压值,可估算出纹波电压的大小。

  DC/DC模块的电源纹波指标是一项很重要的参数。干净的电源是数字电路稳定工作的前提,也是模拟器件的各项参数的重要保障。

  为确定电源的质量,必须对DC/DC模块的输出纹波进行测量。但很多人测量得到的纹波值动辄上百mV,甚至几百mV,远远比器件手册提供的最大纹波值大,这主要是测量方法的不正确造成的。

正确的测量方法   1)限制示波器带宽为20MHz(大多中低端示波器档位限制在20MHz,高端产品还有200MHz带宽限制的选择),目的是避免数字电路的高频噪声影响纹波测量,尽量保证测量的准确性。   2)设置耦合方式为交流耦合,方便测量(以更小档位来仔细观测纹波,不关心直流电平)。   3)保证探头接地尽量短(测量纹波动辄上百mV的主要原因就是接地线太长),尽量使用探头自带的原装测试短针。     如果没有测试短针,可以拆除探头的接地线和外壳,露出探头地壳,自制接地线缠绕在探头地壳上,保证接地线长度小于1cm。   4)示波器地悬空,只通过探头地与测试信号的参考点共地,不要通过其他方式与测试设备共地,这样会给纹波测量引入很大的地噪声。 例如:当示波器和其他仪器共插线板时,其他仪器的开关可能通过接地线给测试带来噪声干扰。 其中第3条是关键中的关键。接地线过长,其电感效应将给测量系统引入额外的噪声。

对仪器的要求: 示波器参数要求:支持带宽限制功能:一般示波器都支持20MHz带宽限制,如:SDS1102CM。 探头要求:为了使接地线尽量短,尽量使用探头的原装测试短针,     若无原装测试短针,则须自制短接地线:去除探头接地线套,用金属丝自行绕制接地短线,推荐五类线中铜丝,强度适中(还是有些偏软,有更好的请推荐)。     其他候选有焊锡丝、刻刀。选择1X无衰减档位,一般无源探头在1X档位时,其带宽限制在6MHz/10MHz带宽,如此在前端可有效滤除高频噪声的干扰,减小纹波测量影响。

真正的纹波应该是什么样子?

以下各图可以让大家对纹波的相貌大概有个感性认识。被测DC/DC模块输出3.3V与1.9V两路电压。

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