纹波产生的原因以及纹波的测量
芒果硬件设计 2023-05-31

什么是纹波:

纹波(ripple):是附着于直流电平之上的包含周期性与随机性成分的杂波信号。指在额定输出电压、电流的情况下,输出电压中的交流电压的峰值。简单的可以理解为直流中的交流成分。这里需要注意下纹波和噪声的区别,首先两者来源不同。噪声可以理解为一般来自于电路板的耦合噪声(EMI),地弹的噪声,或者电源本身的噪声。


纹波怎么产生:

一般开关电源(DCDC)的纹波来自于以下3个方面

  1. 当buck电路的MOS开关以几十M的频率进行开关时会产生一些跟电源开关频率同步的纹波,开关纹波的频率范围通常为几十 kHz 至几 MHz。

  2. 由于所有实际的PCBA电路中存在的寄生电感和电容,电感电流纹波通过输出电容的寄生电阻ESR形成的压降。实际中的开关电源还会随着开关管的导通和截止瞬间产生高频纹波噪声,其幅值与寄生参数和 PCB 布局以及PCB的材质有较大的关系。


  1. 输出电容的充放电。由于实际DCDC电路中不能做到瞬时响应,顺势响应速度较慢,当负载电流快速变化时,输出电容的充放电导致输出电压也会快速的变化。因此产生了纹波噪声。


纹波的测量:

带宽:测试电源纹波可以将示波器硬件带宽限制到 20MHz,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。(但现在有的示波器也有200M的带宽限制)

接地:探头接地线应尽量短,可以减小电磁辐射等对信号的干扰。接地环路尽可能小,建议使用接地环,探头应靠近电容两侧。

电压探头:采用X1的探头,并联电解电容和陶瓷电容。1:1 衰减比的探头对信号没有衰减那么在示波器里也不会再进行放大。X10档明显叠加了更多的高频噪声,信号细节不够清晰。


耦合方式:大部分使用交流耦合,通过隔直,滤掉直流分量,只能通过交流分量。

好了,今天的纹波的相关内容介绍到这里,后续有空会给出纹波的数学计算公式,以及怎么抑制纹波。



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