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電壓紋波測試注意事項

發布時間:2018-02-20視頻時長:10:39我要評論(0)
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主題視頻: 示波器

視頻簡介

Roc(朱華朋)

輸出電壓紋波是指疊加在直流電壓上的交流成分,是電源測試中的一個很重要的指標。開關電源的電壓紋波一般由開關電壓經電感電容濾波后產生(由開關頻率,輸入輸出電壓,拓撲結構,電感,電容決定),同時還受工頻電壓整流,干擾,負載波動等的影響。電壓紋波做為一個輸出電壓指標,要滿足后端元器件或設備使用要求。如果測試結果不滿足要求,一般需要增加濾波器件或者改變設計,造成項目成本的增加或交期延長。
除此之外,應該是先檢查您的電壓紋波測試是否有以下誤區:

1、帶寬限制

測試電源紋波一般使用20MHz帶寬限制(非固定,以后端芯片實際要求為準),而開關電源行業使用的示波器和探頭一般都在幾百MHz,如果忘記做相應的帶寬限制,會造成測試結果偏大很大。

2、長地線還是短地線?

使用探頭標配的鱷魚夾地線時會造成地環路很大,會引入更多的噪聲,特別是長地線經過一些高噪聲器件(比如電感,開關管等)時,測試結果會遠大于短地線。

3、探頭衰減比 (10:1 還是1:1?)

一般用戶在測試電壓紋波時會使用示波器標配的10:1探頭進行測試,上周我們講過,10:1衰減比的探頭就是把信號在探頭內部衰減10倍,然后示波器顯示波形的時候再放大十倍,在放大的過程中會把示波器底噪也同步放大并疊加在測試的電壓紋波上,因此使用10:1探頭會使電壓紋波測試結果變大。

另外測試靈敏度也會受探頭衰減比影響,市面上示波器最高靈敏度基本都是1mV/div (是德科技新發布的1000X 示波器為500uV/div),但是配合10:1探頭最高靈敏度會下降到10mV/div,無法進行10mV以下電壓紋波的測試。

Tips: 請注意,市面上所有10:1/1:1衰減比可調探頭在1:1下都不能滿足電壓紋波測試需求,因為所有這些探頭 (包括keysight品牌) 在1:1下帶寬都小于20MHz. 

4、示波器垂直刻度設置是否合適?

由于垂直分辨率已經由固定的ADC位數所決定,示波器垂直刻度越大,其底噪以及測試誤差就越大,如果測試電壓紋波時垂直刻度設置不合理,就會造成非常離譜的結果。

一般建議測試電壓紋波時要把垂直刻度調整到波形顯示高度至少超過1格 (推薦2-3格)。

5、偏置能力不夠怎么辦?

測試電壓紋波時要設置合適的垂直刻度,而設置合適的垂直刻度就需要示波器或者探頭有足夠的偏置能力,是德科技4000X示波器提供業界最強大的偏置能力,可以滿足大多數直流電壓的紋波測試。

如果您使用的示波器偏置能力不足以滿足電壓紋波的測試需求,那么就需要使用AC耦合進行測試(請參考示波器日日談第四講:耦合模式的用法)。但是AC耦合并不能觀察到電壓波形以及低頻擾動,怎么辦?   請參考第六點。

6、使用BNC同軸線纜測試電壓紋波有何問題?

很多富有創造性的公司為了節約成本同時獲得更準確的測試結果,會使用BNC同軸線纜進行電壓紋波測試,但是基于阻抗匹配的要求,使用BNC線纜測試時,示波器阻抗一定要設置為50ohm。

該方法會有以下兩個問題:

1. BNC同軸線纜測試會使待測信號增加一個50ohm的負載并進行分壓,測試結果會稍微偏低。
2. 所有示波器在50ohm阻抗匹配下都不支持AC耦合,因此當示波器偏置能力不夠時,使用BNC線纜無法測試電壓紋波
為了解決第二個問題,一般客戶會選擇以下三個方法:
a. 把示波器阻抗匹配調為1Mohm,然后選擇AC耦合;此方法極不推薦!會造成信號反射失真。
b. 設置較大的示波器垂直刻度以解決偏置能力不足的問題;相比BNC線纜比10:1探頭低噪聲的好處,該方法完全是得不償失,會造成紋波測試結果更大。
c. 在BNC線纜中串聯一個隔直電容;隔直電容要選擇合適容值,會因為電容誤差等因素造成測試結果不一致或者不被客戶認可。

7、測試電壓紋波時的終極秘籍:N7020A

是德科技公司專門為電源紋波測試設計的探頭N7020A,結合了低衰減比(1:1)、高帶寬(硬件2GHz,示波器可設置20MHz帶寬限制)、更低的底噪(示波器50ohm阻抗匹配)、負載效應小(探頭輸入端50Kohm阻抗),短地線(提供很低環路電感的焊接前端)、大偏置范圍(可以到±24V)、可以紋波和直流電壓同時測試等優點,可以解決上述所有測試電壓紋波的問題。

8、最后

測試電壓紋波除了要注意上述事項之外,探頭擺放位置也會影響到測試結果,測試時一定要把探頭擺放在遠離噪聲器件(電感,開關管等)的那一側。推薦使用探頭定位器固定探頭位置以防止干擾。

經過以上幾個注意事項,大家可以看到輸出電壓紋波測試還是很容易犯錯誤,造成測試結果偏高,使用正確的測試方法不但能讓您更快的通過產品驗證測試,還能使測試一致性更好。

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