如何测试电源供应器的输出噪声

CLBuu · 发表于 2022-1-5 12:08

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目前交换式已取代传统的串联式电源供应器，成为大多数电子产品的电源组件，现已经广泛地使用于桌上型计算机、监视器、列表机、笔记型计算机、传真机、复印机等设备上，最主要的因素为体积小，重量轻及效率高等多项优点，缺点则为其输出噪声较大，本文的目的就是来探讨直流交换式电源供应器的输出噪声。

输出噪声的定义：此噪声为一交流成份，附着于直流准位的上，此交流成份包含周期性与随机性的讯号，英文称为PARD(PeriodicAndRandomDeviation)，其波形如下图：
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图一交换式电源供应器的输出噪声波形

由于交换式电源供应器采用高频切换(20KHz以上)技术，配合脉波调变(PWM)及输出滤波电路，可以将市电转换成IC电路所需的直流电压，例如+5V、+12V、-5V、-12V、+3.3V等电压，惟经此种转换后的副作用是在直流成份中含有少许的交流成份，若此交流成份(以下称为噪声)过大则会使应用的电路产生误动作，以5V为例若直流中心电压为5.00V，噪声若为1.0Vp-p则任何瞬时值的电压可能已经超过4.75V-5.25V的容许范围，（此为一般逻辑IC正常的工作电压范围），因而可能误动作或当机出现，因此输出噪声影响不可谓不小。一般而言,交换式电源供应器的输出噪声规格为其输出直流电压的1%以下,例如以+5V、+12V为例,其输出噪声规格分别为50mVp-p与120mVp-p.

输出噪声的控制

通常交换式电源供应器于设计时，便需将输出噪声控制于一规格内，才算完成，而产品量产时，可能因为零件(如输出变压器、快速二极体、滤波电容器等)材质规格不同，或误装、漏装，等因素造成出杂讯超过规格,为避免这些情况，于检测时将交换式电源供应器每个输出的噪声列为检测项目是必须的。输出噪声的检测可用示波器或涟波与噪声电表两种设备，用示波器检查为最普遍，常用的检测设备，只是测试时应注意下述规范，否则其检测结果差异甚大。

1.避免地回路

应使用差动式输入的示波器，因为一般示波器的输入BNC的负端是与示波器机壳相连通的，而示波器机壳又与输入电源的接地端连接，若直接用探棒测量输出端，可能造成地回路电流，因而影响量测结果，因此应该避免。

2.测试条件

待测端的傍路电容于测试规范中，应确实说明是否于待测端加入傍路电容器及其材质、容量、数量等，如图二中INTEL即加入10uf及0.1uf电容器以便仿真主机板上的系统电容。这部份并没有通则要求，而是视需求条件而定，于测试时应说明是否有傍路电容器，如图A及B的建议检测连接图，否则测试值会有不小差异。

3.频宽

检测设备示波器的频宽会影响检测结果，一般规格为20MHZ，或30MHZ（INTEL要求规格)，为数字式示波器的取样速率必须高PARD频率2倍以上。

4.输入阻抗

一般均为50Ω。较低的输入阻抗（如50Ω）可以较高输入阻抗(如1MΩ）防止其它讯号的干扰。此部分并无通则要求，但于测试时应说明其输入阻抗，否则数值会有不小的差异。