準確測量電源紋波的方法分析

　　測量電源紋波本身有一定技巧性。圖1給出了一個不當使用示波器測量電源紋波的實例。在這個例子中出現了幾個錯誤，首先是使用了接地線很長的示波器探針；其二是讓由探針和接地線形成的回路靠近功率變壓器和開關元件；最后是允許在示波器探針和輸出電容之間形成額外的電感。其結果帶來的問題是在測得的紋波波形中攜帶了拾取的高頻成分。

　　在電源中有許多很容易耦合到探針中的高速的、大電壓和電流信號波形，其中包括來自功率變壓器的磁場耦合、來自開關節點的電場耦合、以及由變壓器交繞(interwinding)電容產生的共模電流。

　　圖1：不當的紋波測量得到糟糕的結果。

　　采用正確的測量技術可切實改善紋波測量的結果。首先，通常會規定紋波的帶寬上限，以避免拾取超出紋波帶寬上限的高頻噪聲，應該給用于測量的示波器設定合適的帶寬上限。其次，可以通過摘掉探針的“帽子”來去掉接地長引線形成的天線。如圖2所示，我們把一段短線繞在探針接地引線周圍，并使之與電源地相連接。這樣做附帶的好處是縮短暴露在電源附近高強度電磁輻射中的探針長度，從而進一步減少高頻拾取。

　　最后，在隔離電源中，真正的共模電流是由在探針接地引線中流動的電流產生的，這就使得在電源地和示波器地之間產生電壓降，表現為紋波。要抑制這個紋波，需要在電源設計中仔細考慮共模濾波問題。

　　此外，把把示波器引線繞在鐵芯上可減小這個電流，因為這樣會形成一個不影響差分電壓測量、但可降低由共模電流產生的測量誤差的共模電感。圖2顯示了采用改進測量技術對同一電路得到的紋波電壓測量結果。可以看到，高頻尖刺已幾乎消除。

　　圖2：四種簡單改進極大地改善了測量結果。

　　事實上，當電源集成到系統中之后，電源紋波性能甚至會更好。在電源和系統其它部分之間幾乎總會存在一定量的電感。電感可能是由導線或在印刷線路板上的蝕刻線形成的，而在芯片附近總會有作為電源負載的附加旁路電容，這兩者形成低通濾波效應并進一步降低電源紋波和/或高頻噪聲。

　　舉一個極端的例子，由電感量為15nH的長一英寸的短線和電容量10μF的旁路電容構成的濾波器，其截止頻率為400kHz。該實例意味著能大幅減少高頻噪聲。該濾波器的截止頻率比電源紋波頻率低很多倍，可以切實降低紋波。聰明的工程師應該在測試過程中設法利用它。