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錯誤測試方法
一個新手工程師可能會用如下錯誤方式測試輸出紋波,并得到以下結果。

圖1 錯誤示例

圖2 (CH1輸出紋波 CH4輸出電流)
這種測試方式的錯誤之處在于,直接使用了示波器探頭的長接地引線。這使得信號端和引線形成了較大的環路,從而會引入額外的電感,并在開關轉換過程中產生嚴重的振鈴。如圖中的大幅度瞬變并不是開關穩壓器的實際輸出紋波,只是一種測量假象。

圖3 (CH1輸出紋波 CH4輸出電流)
相較圖2,圖3是在相同測試方法下開啟了示波器的帶寬限制測得的結果,這樣也只能抑制帶寬之外的瞬變,測得的依然并非是實際的紋波狀態。
改善測試紋波
為了減小雜散電感,常見的方法是拆除標準示波器探頭的長接地引線,將其管體連接至接地基準點,使整個探測環路最小化。我們可以通過使用ECB 到探頭尖端適配器(圖4)或者線圈來實現。一個常見的直插電阻就能方便地被DIY成一個線圈(圖5)。

? ? ? ? 圖4 使用ECB到探頭尖端適配器? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 圖5 錯誤示例
下圖是使用上述方式測得的輸出紋波波形。相較于圖3的波形,高頻的瞬變已得到了明顯的改善。

圖6 (CH1輸出紋波 CH4輸出電流)
但這仍然不是真正的開關穩壓器的輸出紋波。這是因為示波器的探測尖端測量的是EVB板的輸出,其到開關穩壓器的輸出之間的走線存在著寄生電感。
為了測量開關穩壓器真正的輸出紋波,我們建議改為直接在輸出電容上進行探測,如圖7所示。

圖7 正確示范操作
下圖為使用該方法測得的輸出紋波波形。

圖8(CH1輸出紋波 CH4輸出電流)
正確操作示范
因此,我們建議使用1倍無源探頭或使用-同軸電纜,如圖9 所示。

圖9 推薦示例
采用同軸電纜測得的開關穩壓器的輸出紋波波形如圖11所示,我們除了能更準確地測得輸出紋波的峰峰值之外,還能看到更多細節,諸如因為輸出電容ESL導致的紋波瞬變。這些細節能可以更好地協助工程師進行下一步的設計。

圖10 CH1同軸電纜與CH2 10X探頭的測試對比

圖11 使用同軸電纜測得開關穩壓器的輸出紋波
讓我們來簡單做一個小結,開關穩壓器輸出紋波的測量方法過程可以概括如下:
1. 使用示波器的帶寬限制功能;
2. 使用ECB到探頭尖端適配器或者線圈的方式進行最小環路接地;
3. 直接測量穩壓器輸出電容兩端的信號;
4. 推薦使用1倍探頭或-同軸電纜進行測量。
聲明:
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