紋波知識(shí)，電源紋波分析及測試經(jīng)驗(yàn)

一、紋波(Ripple)知識(shí)

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。它主要有以下害處：
1.1．容易在用電器上產(chǎn)生諧波，而諧波會(huì)產(chǎn)生更多的危害；
1.2．降低了電源的效率；
1.3．較強(qiáng)的紋波會(huì)造成浪涌電壓或電流的產(chǎn)生，導(dǎo)致燒毀用電器；
1.4．會(huì)干擾數(shù)字電路的邏輯關(guān)系，影響其正常工作；
1.5．會(huì)帶來噪音干擾，使圖像設(shè)備、音響設(shè)備不能正常工作

二、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(gè)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。
三、紋波的測試方法
3.1．以20M示波器帶寬為限制標(biāo)準(zhǔn)，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?yàn)檫@個(gè)本身的夾子與地線會(huì)形成環(huán)路，像一個(gè)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(gè)10UF電解電容與一個(gè) 0.1UF瓷片電容，用示波器的探針直接進(jìn)行測試；如果示波器探頭不是直接接觸輸出點(diǎn)，應(yīng)該用雙絞線，或者50Ω同軸電纜方式測量。

四、紋波、紋波系數(shù)的表示方法
可以用有效值或峰值來表示，或者用絕對(duì)量、相對(duì)量來表示；
單位通常為：MV
例如：
一個(gè)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就是紋波的絕對(duì)量，而相對(duì)量，即紋波系數(shù)=紋波電壓/輸出電壓=10mv/12V=0.12%。

五.電源紋波測試
紋波是疊加在直流信號(hào)上的交流干擾信號(hào)，是電源測試中的一個(gè)很重要的標(biāo)準(zhǔn)。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(hào)測量法；另一鐘是電流信號(hào)測量法。
一般對(duì)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(hào)測量法。而對(duì)于紋波性能要求高的恒流源則最好用電流信號(hào)測量法。
電壓信號(hào)測量紋波是指，用示波器測量疊加在直流電壓信號(hào)上的交流紋波電壓信號(hào)。對(duì)于恒壓源，測試可以直接用電壓探頭測量輸出到負(fù)載上的電壓信號(hào)。對(duì)于恒流源的測試，則一般是通過使用電壓探頭，測量采樣電阻兩端的電壓波形。整個(gè)測試過程中，示波器的設(shè)置是能否采樣到真實(shí)信號(hào)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(jìn)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(hào)上的交流信號(hào)，所以，我們要測試紋波信號(hào)就可以去掉直流信號(hào)，直接測量所疊加的交流信號(hào)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(shí)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(shí)的數(shù)據(jù)。比如，所用電壓探頭放在×10檔，則此時(shí)，這里的探頭的選項(xiàng)也必須設(shè)置為×10檔。
2.觸發(fā)設(shè)置：
類型：邊沿
信源：實(shí)際所選擇的通道，如，準(zhǔn)備用CH1通道進(jìn)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(shí)時(shí)地觀察紋波信號(hào)，則選擇‘自動(dòng)’觸發(fā)。示波器會(huì)自動(dòng)跟隨實(shí)際所測信號(hào)的變化，并顯示。這個(gè)時(shí)候，你也可通過設(shè)置測量按鈕，實(shí)時(shí)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(shí)的信號(hào)波形，則需要將觸發(fā)方式設(shè)置為‘正常’觸發(fā)。此時(shí)，還需要設(shè)置觸發(fā)電平的大小。一般當(dāng)你知道你所測量的信號(hào)峰值時(shí)，將觸發(fā)電平設(shè)置為所測信號(hào)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…，一般用交流耦合。
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(shí)，就會(huì)漏掉實(shí)際信號(hào)中的高頻成分；當(dāng)所設(shè)置的采樣長度過小時(shí)，就只能看到所測實(shí)際信號(hào)的局部，同樣無法得到真實(shí)的實(shí)際信號(hào)。所以，在實(shí)際測量時(shí)，需來回旋轉(zhuǎn)按鈕，仔細(xì)觀察，直到所顯示波形是真實(shí)的完整的波形。
4.采樣方式：
可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定。如，要求測量紋波的P-P值，則最好選擇峰值測量法。采樣次數(shù)也可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定，這與采樣頻率及采樣長度有關(guān)。
5.測量：
通過選擇對(duì)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(shí)顯示出來。同時(shí)也可以選擇對(duì)應(yīng)通道的頻率、最大值、均方根值等。
通過對(duì)示波器進(jìn)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(hào)。但是，在測量過程中一定要注意防止其它信號(hào)對(duì)于示波器探頭自身的干擾，以免所測量的信號(hào)不夠真實(shí)。
通過電流信號(hào)測量法測量紋波值是指，測量疊加在直流電流信號(hào)上的交流紋波電流信號(hào)。對(duì)于紋波指標(biāo)要求比較高的恒流源，即要求紋波比較小的恒流源，采用電流信號(hào)直接測量法可以得到更加真實(shí)紋波信號(hào)。與電壓測量法不同的是，這里還用到了電流探頭。比如，繼續(xù)用上述的示波器，再加一個(gè)電流放大器和一個(gè)電流探頭。此時(shí)，只需用電流探頭夾住輸出到負(fù)載的電流信號(hào)，就可以進(jìn)行電流測量法來測量輸出電流的紋波信號(hào)了。與電壓測量法一樣，整個(gè)測試過程中，示波器及電流放大器的設(shè)置是能否采樣到真實(shí)信號(hào)的關(guān)鍵。
其實(shí)，用這種方法測量時(shí)，示波器的基本設(shè)置及用法與上述相同。不同的是，通道設(shè)置中探頭的設(shè)置有所不同。在這里，需要選則電流探頭的方式。然后，選擇探頭的比例，必須與放大器所設(shè)置的這個(gè)比例相同，這樣從示波器所讀取數(shù)才是真實(shí)的數(shù)據(jù)。比如，所用放大器的這個(gè)比例設(shè)置為5A/V，則此時(shí)示波器的這一項(xiàng)也需設(shè)置為5A/V。至于電流放大器的耦合方式，當(dāng)示波器的通道耦合已經(jīng)選擇為交流耦合時(shí)，則這里選擇交流或直流都可以。
需要注意的是，用這種方法時(shí)，需先打開示波器，然后再打開電流放大器。且，記得在使用前對(duì)電流探頭先消磁。