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        電學文章
        示波器進行電源紋波分析及測試概述

        發布時間: 2021-11-16   瀏覽次數:   作者:邁昂科技

        一、什么叫紋波?
        紋波(ripple)的定義是指在直流電壓或電流中,疊加在直流穩定量上的交流分量。
        它主要有以下壞處:
        1.1.比較容易在用電器上產生諧波,而諧波會產生更多的危害;
        1.2.降低了電源的效率;
        1.3.較強的紋波會造成浪涌電壓或電流的產生,導致燒毀大功率電器;
        1.4.會干擾數字電路的邏輯關系,影響其正常工作;

        1.5.會帶來噪音干擾,使圖像設備、音響設備不能正常工作。


        二、紋波、紋波系數的表示方法
        可以用有效值或峰值來表示,或者用絕對量、相對量來表示;
        單位通常為:mV
        舉例說明:

        一個電源工作在穩壓狀態,其輸出為12V5A,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=紋波電壓/輸出電壓=10mv/12V=0.12%。


        三、紋波的測試方法

        3.1.以20M示波器帶寬為限制標準,電壓設為PK-PK(也有測有效值的),去除示波器控頭上的夾子與地線(因為這個本身的夾子與地線會形成環路,像一個天線接收雜訊,引入一些不必要的雜訊),使用接地環(不使用接地環也可以,不過要考慮其產生的誤差),在探頭上并聯一個10UF電解電容與一個0.1UF瓷片電容,用示波器的探針直接進行測試;如果示波器探頭不是直接接觸輸出點,應該用雙絞線,或者50Ω同軸電纜方式測量。


        四、開關電源紋波的主要分類
        開關電源輸出紋波主要來源于五個方面:
        4.1.輸入低頻紋波;
        4.2.高頻紋波;
        4.3.寄生參數引起的共模紋波噪聲;
        4.4.功率器件開關過程中產生的超高頻諧振噪聲;

        4.5.閉環調節控制引起的紋波噪聲。


        五、電源紋波測試

        紋波是疊加在直流信號上的交流干擾信號,是電源測試中的一個很重要的標準。尤其是作特殊用途的電源,如激光器電源,紋波則是其致命要害之一。所以,電源紋波的測試就顯得極為重要。


        電源紋波的測量方法大致分為兩種:一種是電壓信號測量法;另一鐘是電流信號測量法。

        通常對于恒壓源或紋波性能要求不大的恒流源,都可以用電壓信號測量法。而對于紋波性能要求高的恒流源則最好用電流信號測量法。


        電壓信號測量紋波通常是指,用示波器測量疊加在直流電壓信號上的交流紋波電壓信號。針對恒壓源,測試可以直接用電壓探頭測量輸出到負載上的電壓信號。針對恒流源的測試,則通常是通過使用電壓探頭,測量采樣電阻兩端的電壓波形。整個測試過程中,示波器的設置是能否采樣到真實信號的關鍵。


        所用的儀器是:配有電壓測量探頭的TDS1012B示波器
        測量之前需要進行如下設置。
        1.通道設置:
        耦合:即通道耦合方式的選擇。紋波是疊加在直流信號上的交流信號,所以,我們要測試紋波信號就可以去掉直流信號,直接測量所疊加的交流信號就好。


        寬帶限制:關
        探頭:首先選用電壓探頭的方式,然后選擇探頭的衰減比例,必須與實際所用探頭的衰減比例保持一致,這樣從示波器所讀取數才是真實的數據,比如,所用電壓探頭放在&TImes;10檔,則這時,這里的探頭的選項也必須設置為&TImes;10檔。


        2.觸發設置:
        類型:邊沿
        信源:實際所選擇的通道,如,準備用CH1通道進行測試,則此處就應該選擇為CH1。


        斜率:上升。
        觸發方式:如果是在實時地觀察紋波信號,則選擇‘自動’觸發,示波器會自動跟隨實際所測信號的變化,并顯示,這個時候,你也可通過設置測量按鈕,實時地顯示你所需要的測量的數值。但是,如果你想要捕捉某次測量時的信號波形,則需要將觸發方式設置為‘正常’觸發。


        這時,還需要設置觸發電平的大小,通常當你知道你所測量的信號峰值時,將觸發電平設置為所測信號峰值的1/3處。如果不知道,則觸發電平可以設置的稍微小一些。
        耦合:直流或交流…,通常用交流耦合。


        3.采樣長度(秒/格):
        采樣長度的設置決定能否采樣到所需要的數據,當所設置的采樣長度過大時,就會漏掉實際信號中的高頻成分;當所設置的采樣長度過小時,就只能看到所測實際信號的局部,同樣無法得到真實的實際信號,所以,在實際測量時,需來回旋轉按鈕,仔細分析,直到所顯示波形是真實的完整的波形。


        4.采樣方式:
        可根據實際需要設定。如,要求測量紋波的P-P值,則最好選擇峰值測量法,采樣次數也可根據實際需要設定,這與采樣頻率及采樣長度有關系。


        5.測量:
        通過選擇對應通道的峰值測量,示波器就可以幫你把所需要的數據及時顯示出來。同時也可以選擇對應通道的頻率、最大值、均方根值等。


        通過對示波器進行合理設置和規范的操作,一定可以得到所需的紋波信號。可是,在測量過程中一定要注意防止其它信號對于示波器探頭自身的干擾,以免所測量的信號不夠真實。

         
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