紋波和噪聲測試很煩人？解決DC/DC開(kāi)關(guān)電源測試只需一招

　隨著(zhù)開(kāi)關(guān)頻率和開(kāi)關(guān)速度不斷的提升，在使用開(kāi)關(guān)型的DC/DC電源的時(shí)候，要特別關(guān)注輸入輸出電源的紋波。但是測量DC/DC電源的紋波和噪聲沒(méi)有一個(gè)行業(yè)標準。不同廠(chǎng)家的測試環(huán)境以及測試標準都不太一樣，導致很多人很迷惑。這篇文章提供了一個(gè)簡(jiǎn)單可靠的電源紋波的測試方法，這種測試方法的可復現性很好，并且不需要帶寬很高的示波器和探頭。
　　這篇文章適合用于測量開(kāi)關(guān)型DC/DC轉換器的輸入以及輸出紋波，包括電荷泵，但是不適用于低壓差穩壓器（LDO）。
　　紋波和噪聲Ripple and Noise
　　紋波和噪聲指的是在DC/DC轉換器輸入輸出電容上的交流耦合信號，在測試中，一般我們會(huì )將這個(gè)信號帶寬限制到20MHz。
　　紋波和噪聲主要由以下四項組成。
　　
　　--電源紋波（PWM frequency RIPPLE），和PWM頻率相同的。這個(gè)紋波表示了輸入和輸出電容上的充放電過(guò)程，在最大負載時(shí)，這個(gè)紋波達到最大值。這種電壓的波動(dòng)可以通過(guò)加大輸入輸出電容、加大輸出電感來(lái)減小。
　　--開(kāi)關(guān)噪聲（SWITCHING NOISE），這種噪聲發(fā)生在電源的開(kāi)關(guān)時(shí)刻。雖然開(kāi)關(guān)噪聲的重復周期和PWM頻率一致，但是振蕩頻率一般都很高。開(kāi)關(guān)噪聲新的振幅一般取決于電源芯片、電路寄生參數以及PCB布板。
　　--工頻噪聲（Recfified main RIPPLE），一般是交流供電頻率的兩倍。我國供電頻率是50Hz，所以它的紋波主要來(lái)自工頻50Hz變壓器。大小取決于整流電路的類(lèi)型。對于半波整流，50Hz；對于全波整流，是100Hz；對于三相全波整流，300Hz。
　　--非周期性的隨機噪聲（NOISE），和AC電源開(kāi)關(guān)頻率均無(wú)關(guān)。
　　由于現在A(yíng)C-DC部分大多采用模塊開(kāi)關(guān)電源，后級DC/DC電路工頻噪聲比較??；隨機噪聲無(wú)法量化。所以一般不考慮這兩項的影響，典型的開(kāi)關(guān)電源紋波噪聲如下圖所示。我們需要測量的是紋波以及開(kāi)關(guān)噪聲之和。
　　
　　接下來(lái)描述了在錯誤以及正確測量電源紋波噪聲的兩種方式。
　　下圖是一個(gè)錯誤的測量方式，因為示波器的地線(xiàn)會(huì )拾取輻射噪聲。示波器的地線(xiàn)和信號探頭形成的環(huán)路形成了一個(gè)天線(xiàn)。環(huán)路面積越大，在電源PWM切換時(shí)，示波器接受到的開(kāi)關(guān)噪聲就越大。