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示波器進行電源紋波分析及測試概述

2025年03月27日 09:26深圳市邁昂科技有限公司點擊量：4

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(wěn)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(chǎn)生諧波，而諧波會產(chǎn)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(chǎn)生，導(dǎo)致燒毀大功率電器；
1.4．會干擾數(shù)字電路的邏輯關(guān)系，影響其正常工作；

1.5．會帶來噪音干擾，使圖像設(shè)備、音響設(shè)備不能正常工作。


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

一個電源工作在穩(wěn)壓狀態(tài)，其輸出為12V5A，測得紋波的有效值為10mV，這10mV就是紋波的量，而相對量，即紋波系數(shù)=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(shè)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(huán)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(huán)（不使用接地環(huán)也可以，不過要考慮其產(chǎn)生的誤差），在探頭上并聯(lián)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(yīng)該用雙絞線，或者50Ω同軸電纜方式測量。


四、開關(guān)電源紋波的主要分類
開關(guān)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(shù)引起的共模紋波噪聲;
4.4.功率器件開關(guān)過程中產(chǎn)生的超高頻諧振噪聲;

4.5.閉環(huán)調(diào)節(jié)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(shè)置是能否采樣到真實信號的關(guān)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(shè)置。
1.通道設(shè)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(guān)
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(shù)才是真實的數(shù)據(jù)，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(shè)置為&TImes;10檔。


2.觸發(fā)設(shè)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(yīng)該選擇為CH1。


斜率：上升。
觸發(fā)方式：如果是在實時地觀察紋波信號，則選擇‘自動’觸發(fā)，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(shè)置測量按鈕，實時地顯示你所需要的測量的數(shù)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(fā)方式設(shè)置為‘正常’觸發(fā)。


這時，還需要設(shè)置觸發(fā)電平的大小，通常當(dāng)你知道你所測量的信號峰值時，將觸發(fā)電平設(shè)置為所測信號峰值的1/3處。如果不知道，則觸發(fā)電平可以設(shè)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(shè)置決定能否采樣到所需要的數(shù)據(jù)，當(dāng)所設(shè)置的采樣長度過大時，就會漏掉實際信號中的高頻成分；當(dāng)所設(shè)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(zhuǎn)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(jù)實際需要設(shè)定。如，要求測量紋波的P-P值，則選擇峰值測量法，采樣次數(shù)也可根據(jù)實際需要設(shè)定，這與采樣頻率及采樣長度有關(guān)系。


5.測量：
通過選擇對應(yīng)通道的峰值測量，示波器就可以幫你把所需要的數(shù)據(jù)及時顯示出來。同時也可以選擇對應(yīng)通道的頻率、值、均方根值等。


通過對示波器進行合理設(shè)置和規(guī)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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