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纹波测试

   最近很久没有更新,有许多朋友留言询问各种电路,很抱歉由于留言时间超过48小时,所以无法回复留言了,对此只能说抱歉,希望留言的小伙伴有问题可以添加微信进行留言,这样我比较容易及时回复;言归正传,今天我们来说一下留言里面有朋友说电源的纹波要怎么测试,还有怎么避免电路有纹波。

  纹波简单来说就是在我们输出直流电压中夹杂的交流成分,我们在电源设计中没有办法完全让纹波消失不见,我们唯一能做的是降低纹波电压,我们每一款电源对于使用的场景不同,所能接受的纹波范围也有所不同,例如电源使用于精密的测量仪器时,纹波电压就必须非常小,这样才不会让仪器出现误动作,而对于只做为供电的电源来说,可接受的纹波范围就比较大,有时可放宽到输出电压的10%左右,而为了限制纹波,首先我们要学的就是纹波的测试方法,然后才能判断是否需要对纹波电压进行限制。

  测量纹波,基本要求就是需要一台示波器;首先将示波器调至AC耦合,我们前面说了,纹波就是直流里的交流成分,所以调至AC耦合目的是去掉输出里的直流成分,得到准确的交流波形。

  接下来打开20MHz宽带限制,这样做的目的是为了防止高频噪声干扰,防止测出错误的结果,然后拔掉探头的接地夹,直接使用接地环测量,这是为了减少干扰,得到更加精确的测试结果,对于高品质要求的电源,有时相差10mV都会导致产品出现误动作,所以要使用环地进行测试,但是对于一般范围要求不太严格的产品来说区别不大。

  对于测试出来的纹波,如果超过范围,那我们可以采用以下几种方法进行抑制和减弱纹波:加大输出电感和输出电容可以对输出端纹波进行减弱,因为根据电感内的电流波动大小和电感的电感值成反比,增大输出电容容量会延缓充电时间,也就相当于减弱纹波;这种方法虽然有效,但是作用有限,因为增大电感量就要增大电感体积,而我们电源一直朝着轻量化方向发展,所以受体积限制,电感不会做很大,而输出电容随着增大效果呈直线下降,所以这个方法对于要求严格的电源来说实用性并不强。

  第二种方法就是采用两级滤波线路进行滤波,这种方法一般能很好的减小纹波,但是同样存在缺陷,那就是需要考虑电压采样点,如下图所示:

  如果采样点取自于第一级的滤波线路Pa,那么输出电压就会降低,如果采用点取自于第二级滤波线路Pb,因为线路中包含第一级滤波线路LC,所以有可能会导致系统出现不稳定的情况。

  目前最有效和简易方式就是在输出端接LDO滤波,这个是目前来说减少纹波和噪声的最有效方法,唯一的缺点就是成本和功耗比较高;输出电压经过LDO后,一般纹波都处于10mv以下;滤波效果非常显著;下图为原始纹波(黄色)和进行LDO滤波后(绿色)的电压: