影響紋波測量的開關(guān)轉(zhuǎn)換器中的噪聲源
輸出紋波通常很小,因此示波器需要設(shè)置為高電壓靈敏度。這種設(shè)置很容易受到電源產(chǎn)生的雜訊的影響。最常見的雜訊源之一是電感的漂移磁場 (stray magnetic field)。許多常見的便宜電感是半屏蔽的 I 型磁心,其繞線周圍包裹著鐵氧體粉末環(huán)氧樹脂。這些電感仍會產(chǎn)生相當(dāng)大的漂移磁場。任何附近的回路都會收到一些漂移磁場,并且回路電感會在回路端產(chǎn)生一小部分方波電壓。
圖 1 顯示了一個尺寸緊密的降壓轉(zhuǎn)換器電路板,帶有半屏蔽線圈,以及示波器探頭帶有相對較大的接地線環(huán)。這個環(huán)可能會捕捉到電感的漂移磁場,而導(dǎo)致在輸出電壓紋波測量中增加一個方波。

圖 1 緊密型降壓轉(zhuǎn)換器電路板
圖 2(紅色波形)顯示了在測量時受到漂移磁場影響可能產(chǎn)生的輸出紋波波形:可以看到開關(guān)轉(zhuǎn)換器的方波被附加在紋波電壓上。附加波形的極性取決于電感的方向和接收回路的方向。

圖 2
在底部的紅色波形中,波形中的電壓步階可能是由輸出電容器的 ESL 引起的,或者是由電場輻射進(jìn)入探頭尖端和接地的測量回路引起的。這可以通過移動探頭來檢查:如果在不同方向移動探頭環(huán)時,超載方波有振幅變化,表示雜訊是由于探頭環(huán)的漂移場引起。這就是為什么在測量靠近電感時,探頭尖端到探頭地端的回圈要最小化的重要原因。另一種檢查的方法是在 PCB 上反轉(zhuǎn)電感的方向:如果附加波形的極性反轉(zhuǎn),則表示紋波波形中的電壓跳躍也來自于探頭環(huán)的漂移場。
圖 3 顯示了一種更好的測量輸出紋波的方法:長接地線被環(huán)繞在探頭尖端接地環(huán)周圍的短彈簧所取代。這種方式可以顯著減小了接地回圈的面積,并減少了漂移場的影響。

圖 3
然而,在某些情況下,即使是更小的回圈仍然會耦合雜散磁場,特別是在高頻轉(zhuǎn)換器中,而且是在測量點非常靠近電感時。對于這些情況,最好使用一小段扭曲的電線,讓輸出電容器端的回圈面積變得非常小,并且將探頭連接到距離電感有一定距離遠(yuǎn)的地方,如圖 4 所示。使用扭曲電線的方法也會更容易將脆弱的探頭尖端連接到測量點。IC 封裝引腳的量測也可以如此使用。

圖 4












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