DC-DC轉換器的輸出紋波測量方法

測量輸出電壓紋波是評估現代電源轉換器和低壓降壓(LDO)設備性能的快速方法。但不同的測量方法可能會導致輸出紋波評估結果相反，如何獲得準確的紋波值成為紋波測量中最重要的部分。本設計提示將介紹輸出紋波電壓測量的實用方法，以檢查DC-DC電源轉換器的性能。首先，本文將簡單解釋電壓紋波，然后比較傳統的長測量回路技術和放大測量回路技術的尖端和桶身（tip-and-barrel method）之間的波形。最后，提供三個實用的測量提示和結論。

1 導言

現代電子應用通常包含嵌入式計算和無線連接功能，這些電路具有經常性的高脈沖和重負載行為，同時需要低輸入電壓紋波。因此，新一代的DC-DC轉換器將需要具有更快的瞬態響應，并在快速運轉的負載條件下保持穩定的輸出電壓，首先于LDO，輸出紋波應該一樣好，甚至更好。為了評估這些轉換器的電壓輸出紋波，可以利用更好的測量方法是非常重要的，這種方法可以避免將大量的噪聲連接到測量波形上。

在測量輸出紋波時，不同的測量方法可能會采集到不同數量的噪聲，在波形上反應，從而可能降低轉換器的輸出紋波性能。圖1顯示了噪聲組合在實際輸出紋波上的最大值，這使得測量的輸出紋波大于實際的紋波。當使用傳統方法時，直接將一個普通適配器USB連接到輸出端時，這是很常見的誤差測量。下一節中將介紹，為什么會出現測量不準確，以及解決這個問題的技術。

圖1：測量中迭加的電壓紋波和噪聲

2 輸出電壓紋波的測量

圖2：傳統方法與尖端和桶身方法的比較

具有較大測量回路的傳統連接方式無法準確獲得開關轉換器的紋電壓，因為長地線和波尖端插孔可能形成一個回型天線，收集周圍環境的噪聲。這些噪聲迭加到輸出紋電壓波上，使得所有的測量結果都不正確。

為了獲得實際的輸出電壓紋波，必須在測量設置過程中最小化測量回路。尖端和桶身測量方法是最推薦的精確測量方法之一，易于使用和較小的測量回路而聞名。這種方法，可以很容易地實現較小的回路來收集噪聲。

請注意，測量點也可能影響輸出波紋測量結果。，第二件要考慮的事情是，選擇可以最小化噪聲收集回路的測量點。通常適當的測量點是在輸出電容器焊接墊之間。測量點離電容器越近，在測量過程中收集的噪聲位置少。圖2顯示了尖端和桶身測量方法是在輸出電容器上的應用，而傳統方法是在輸出端上的應用。噪聲收集形成了回路的區域尖端和桶體方法的區域大部，這解釋了為什么使用先前方法時，波形上會出現大量的噪聲。

最后也同樣重要的是，根據應用選擇一個可以接受的腹部采樣頻譜。有了上述一點的三個提示，可以很容易達到準確測量輸出紋波電壓。

圖3顯示在不同的導管取樣帶寬設置下，輸出端的傳統長測量回路方法與直接輸出端在容器上的尖端和桶身測量方法的比較。結果顯示，使用傳統的長測量回路方法，波形包含大量的噪聲和巨大的紋波，而使用尖端和桶身測量方法，一周了測量電路，輸出波形更加清晰，從而可以測量出準確的輸出紋波。

圖3：20MHz至全(500MHz)帶寬設置的不同測量方法

3 總結/實用提示

3.1 最大化測量回路

當測量DC-DC轉換器的輸出電壓紋波時，測量回路區域在噪聲采集中產生了重要的作用。記住始終要考慮最小化回路區域。尖端和桶體方法可以最小化噪聲對紋波測量值的影響。

3.2 選擇適當的測量點

保證測量的回路回路足夠小。通常，選擇接近電容器輸出的測量點，弄清連接的阻抗阻抗低。測量點離電容器越近，在測量過程中收集的噪聲系數越少。

3.3 設定采樣帶寬

對于不同的應用，關鍵負載對于由轉換器輸出紋波引起的噪聲的敏感度可能會有所不同。對于對噪聲敏感的應用，如高分辨率模數轉換器（ADC）或音頻應用，建議在全帶寬下測量輸出紋波，而對于對噪聲不敏感的應用，可以選擇20MHz的采樣帶寬。注意，仍需要在全帶寬下測量輸出紋波，否則無法準確地測量輸出紋波。

4 結論

使用尖端和桶身方法，對DC-DC轉換器進行輸出電壓紋波測量產生的噪聲極小，并且容易實施準確的數據。結合選擇對應用程序損壞的采樣帶寬和適當的測量點，可以輕松實現準確的測量。這對于檢查大多數快速 DC-DC 轉換器來說是非常好的方法。若想獲得更多產品的產品信息，請訂閱我們的電子報。

編輯：黃飛

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