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開關電源電壓紋波測試秘笈

來源：東莞市成良智能科技發(fā)布時間：2019-09-25 點擊量：1027

在開關電源測試的示波器設置帶寬之外的信號，是急劇衰減的。這個可以回答“設置20MHz帶寬限制后，測試紋波明顯下降”這個現(xiàn)象，20MHz后的信號迅速衰減，所以測試到的信號幅度下降。

開關電源之測試示波器中的“20MHz帶寬限制”這個選項，是不是滿足我們的測試需求？理解測試帶寬的選擇，我們還需要介紹一個原理：奈奎斯特采樣定理：

在進行模擬/數(shù)字信號的轉換過程中，當采樣頻率fs.max大于信號中最高頻率fmax的2倍時(fs.max>2fmax)，采樣之后的數(shù)字信號才能完整地保留了原始信號中的信息；實際應用中考慮到示波器抗混疊濾波器設計指標，在模擬應用中一般取采樣頻率為信號最高頻率的3～5倍時，才能獲得完整的原始信號信息。

一般AC-DC的開關頻率都在200KHz以內，DC-DC在3MHz以內，頻率都不高；但開關電源中，開關電源中信號變化最快的是開關管的上升時間，而非開關頻率，所以開關電源紋波測量的帶寬取決于開關管的上升時間，對于高頻示波器，其上升時間Tr=0.35/BW(MHz)，所以，20MHz帶寬對應的上升時間是17.5nS；而對于大多數(shù)開關管，其上升時間都在100nS的級別，所以這種情況下20MHz是滿足5倍被測量信號最高頻率的；

小結：信噪比足夠大+滿足信號測量精度都滿足的前提下，選擇的帶寬才是合適的，20MHz就是大多數(shù)情況下開關電源紋波信噪比的最佳選擇點（之所以是大多數(shù)情況，是因為有特殊情況，比如測試采用新型coolmos作為功率器件的開關電源時，20MHz就顯得小了，需要擴展到300MHz以上）。

說說開關電源測試之探頭的選擇
示波器的輸入阻抗和探頭的阻抗構成了一條衰減器電路，示波器會自動檢測探頭的衰減比并重新調整示波器的垂直量程設置，以反應出探頭的衰減。需要特別注意的是：信號被衰減,但噪聲不會被衰減；開關電源之測試示波器內軟件將衰減的信號放大N倍（N為探頭衰減比）,同時噪聲也放大N倍。

舉例：假設示波器底噪是2mV，我們要測試一個實際為50mV的紋波。
采用1：1的探頭，測試到的紋波就是2mV（底噪放大一倍）+50mV（實際）=52mV；
采用10：1的探頭，測試到的紋波就是2mV*10（底噪放大10倍）+50mV（實際）=70mV；
采用100:1的探頭，測試到的紋波就是2mV*100（底噪放大100倍）+50mV（實際）=250mV；
可以看出，采用100：1的探頭測試50mV級別的紋波，結果已經是嚴重偏離實際情況了。

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