模块电源的纹波测量需要注意哪些方面?
目前,模块电源的设计日趋规范化,控制电路倾向于采用数字控制方式,非隔离式DC-DC变换器(包括VRM)比隔离式增长速度更快。随着半导体工艺和封装技术的改进,高频软开关技术的大量应用,模块电源的功率密度越做越高,模块电源的功率变换效率也越来越高,体积越来越小,出现了芯片级的模块电源。模块电源普遍用于交流设备、接入设备、挪动通讯、微波通讯以及光传输、路由器等通讯范畴和汽车电子、航空航天等。
模块电源的特点是可为专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、微处理器、存储器、现场可编程门阵列(FPGA)及其他数字或模拟负载提供供电。模块电源的噪声测试主要分为以下三点:
1、测试条件:模块电源交流输入电压220V,输出满载(对于多路输出,各路均满载,可根据需要设定交流输入电压90V,220V,265V,满载输出条件下测试)。
2、测试方法:测试时,示波器TIME/DIV档置10uS/div,带宽置20MHz,读取示波器显示的输出电压峰-峰值即为输出纹波电压(包含毛刺在内的峰-峰值为纹波+噪音)。
1)模块电源的输入电压调整为标称电压,调整输出电流为额定电流。
2)模块电源纹波通常用峰-峰值表示。
模块电源纹波和杂音是叠加在直流输出电压上的交流成分,对纹波和噪音的测量在额定负载和常温下进行。对于开关型的AC/DC模块电源而言,输出纹波电压为一系统带有高频分量的小脉冲,因此通常测量峰-峰值,而不是有效值(RMS)。其测量值用毫伏峰-峰值(mVp-p)表示。例如当一个AC/DC模块电源的纹波峰-峰值为50mV时,其RMS值很低,仅为5mV,但是否能用于某一系统,必须要进一步考虑才行。
因为所测量的纹波中含有的高频分量,必须使用特殊的测量技术,才能获得正确的测量结果。为了测出纹波尖峰中的所有高频谐波,一般要用20MHz带宽的示波器。
其次在进行纹波测量时,必须非常注意,防止将错误信号引入测试设备中。测量时必须去掉探头地线夹,因为在一个高频辐射场中,地线夹会象一个天线一样接受噪音,干扰测量结果。用带有接地环的探头的测量方法来消除干扰。
为一种使用50Ω同轴电缆来测量模块电源输出纹波电压的方法。同轴电缆直接与示波器连结。为降低噪音,测量时应使用一个铝或铜的接地板。测量值为实际值的1/2。
另一种是采用双纹线的测量方法。
把模块电源放置在一个离接地板25mm之上的地方,接地板由铝或铜板构成。模块电源的输出公共端和AC输入地端直接与接地板连结,接地线应该很粗,而且不长于50mm。
用16AWG铜线做成300mm长的双绞线,一端接电源输出,另一端并联一只47μF的钽电容,再接到示波器上。电容的引线应尽可能短,注意极性不要接反。示波器探头的“地线”应尽可能接到地线环,示波器带宽不小于50MHz,示波器本身交流应接地。
3、输出杂音测试(选测内容,分为峰-峰值杂音,电话衡重杂音,宽频杂音,离散杂音)。
在国内很多的工业,科研,环保等有需求工业电源的领域,几乎所有的工业电源产品都是来自国外。国外产品不但价格高昂,而且当遇到各种问题的时候,售后以及沟通很不顺畅。当时国内的工业电源品牌屈指可数,品种单一,产品功能少,控制不灵活,不能够满足国内市场的多领域需要。由此“跃迁”牌电源应运而生了。
“跃迁”的物理含义是物质从高能级向低能级转变时,释放出光子的物理过程。在这里我们寓意着“跃迁”人通过不断的积累最终达到突破与重生,同时也寓意着“跃迁”人只要不断的努力,奋发向上,不断的积累,一定能够在电源发展道路上能够有新的突破。
“跃迁”,经过近20年的发展和探索,现在拥有激光电源,高压电源,脉冲电源,真空镀膜电源、射频电源,特种电源等各种工业电源产品,且大部分产品都可定制。产品广泛应用于工业,医疗,军事,科研,通讯,环保节能等多个领域。目前已有数万套电源系统在市场运行。
跃迁坚持以“科技打造精品,诚信铸就未来”的经营原则为电源行业的发展和应用而不懈努力。
目前,模块电源的设计日趋规范化,控制电路倾向于采用数字控制方式,非隔离式DC-DC变换器(包括VRM)比隔离式增长速度更快。随着半导体工艺和封装技术的改进,高频软开关技术的大量应用,模块电源的功率密度越做越高,模块电源的功率变换效率也越来越高,体积越来越小,出现了芯片级的模块电源。模块电源普遍用于交流设备、接入设备、挪动通讯、微波通讯以及光传输、路由器等通讯范畴和汽车电子、航空航天等。
模块电源的特点是可为专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、微处理器、存储器、现场可编程门阵列(FPGA)及其他数字或模拟负载提供供电。模块电源的噪声测试主要分为以下三点:
1、测试条件:模块电源交流输入电压220V,输出满载(对于多路输出,各路均满载,可根据需要设定交流输入电压90V,220V,265V,满载输出条件下测试)。
2、测试方法:测试时,示波器TIME/DIV档置10uS/div,带宽置20MHz,读取示波器显示的输出电压峰-峰值即为输出纹波电压(包含毛刺在内的峰-峰值为纹波+噪音)。
1)模块电源的输入电压调整为标称电压,调整输出电流为额定电流。
2)模块电源纹波通常用峰-峰值表示。
模块电源纹波和杂音是叠加在直流输出电压上的交流成分,对纹波和噪音的测量在额定负载和常温下进行。对于开关型的AC/DC模块电源而言,输出纹波电压为一系统带有高频分量的小脉冲,因此通常测量峰-峰值,而不是有效值(RMS)。其测量值用毫伏峰-峰值(mVp-p)表示。例如当一个AC/DC模块电源的纹波峰-峰值为50mV时,其RMS值很低,仅为5mV,但是否能用于某一系统,必须要进一步考虑才行。
因为所测量的纹波中含有的高频分量,必须使用特殊的测量技术,才能获得正确的测量结果。为了测出纹波尖峰中的所有高频谐波,一般要用20MHz带宽的示波器。
其次在进行纹波测量时,必须非常注意,防止将错误信号引入测试设备中。测量时必须去掉探头地线夹,因为在一个高频辐射场中,地线夹会象一个天线一样接受噪音,干扰测量结果。用带有接地环的探头的测量方法来消除干扰。
为一种使用50Ω同轴电缆来测量模块电源输出纹波电压的方法。同轴电缆直接与示波器连结。为降低噪音,测量时应使用一个铝或铜的接地板。测量值为实际值的1/2。
另一种是采用双纹线的测量方法。
把模块电源放置在一个离接地板25mm之上的地方,接地板由铝或铜板构成。模块电源的输出公共端和AC输入地端直接与接地板连结,接地线应该很粗,而且不长于50mm。
用16AWG铜线做成300mm长的双绞线,一端接电源输出,另一端并联一只47μF的钽电容,再接到示波器上。电容的引线应尽可能短,注意极性不要接反。示波器探头的“地线”应尽可能接到地线环,示波器带宽不小于50MHz,示波器本身交流应接地。
3、输出杂音测试(选测内容,分为峰-峰值杂音,电话衡重杂音,宽频杂音,离散杂音)。
在国内很多的工业,科研,环保等有需求工业电源的领域,几乎所有的工业电源产品都是来自国外。国外产品不但价格高昂,而且当遇到各种问题的时候,售后以及沟通很不顺畅。当时国内的工业电源品牌屈指可数,品种单一,产品功能少,控制不灵活,不能够满足国内市场的多领域需要。由此“跃迁”牌电源应运而生了。
“跃迁”的物理含义是物质从高能级向低能级转变时,释放出光子的物理过程。在这里我们寓意着“跃迁”人通过不断的积累最终达到突破与重生,同时也寓意着“跃迁”人只要不断的努力,奋发向上,不断的积累,一定能够在电源发展道路上能够有新的突破。
“跃迁”,经过近20年的发展和探索,现在拥有激光电源,高压电源,脉冲电源,真空镀膜电源、射频电源,特种电源等各种工业电源产品,且大部分产品都可定制。产品广泛应用于工业,医疗,军事,科研,通讯,环保节能等多个领域。目前已有数万套电源系统在市场运行。
跃迁坚持以“科技打造精品,诚信铸就未来”的经营原则为电源行业的发展和应用而不懈努力。
你了解模块电源的假负载电阻损耗吗?
当今社会越来越重视能源节约,无效损耗越小越好,特别是一些仪器仪表行业,在模块电源应用选型中,对模块电源的待机功耗要求很高,模块电源待机损耗在哪?怎样降低待机功耗?
DC-DC电源模块待机的时候,输出端无负载,但产品又存在待机损耗。这些损耗主要有以下几种:
(1)启动电路损耗
一般的启动电路都是R+C启动。启动电路中的电阻会有一定损耗,这个损耗看起来不大,但在待机的时候,还是占有一定的比重。那该如何减小此损耗呢?再兼容产品启动和短路能力的同时,R取值越大损耗越小。还有一种方法是产品启动后,让R不工作,损耗自然会变小,把启动电路改进,损耗就会变小。
(2)变压器的损耗
变压器的损耗包括铁损和铜损,变压器的铁损受工作频率和感值的影响,频率低损耗小,感值高损耗小,所以设计变压器的时候,要兼顾工作频率和感量值,在一个比较合适的值,损耗就会小;待机的时候变压器铜损是很小的,对整体的损耗影响甚微,设计变压器的时候,选择适当的线径及匝数即可。
(3)IC损耗
IC都会有一个工作电流,使IC能够正常工作,这个损耗是无法避免的,在IC选型的时候尽量选择工作电流小的。
(4)开关管损耗
输入端的MOS管在待机的时候,主要体现的是开关损耗,所以需要降低待机时MOS管的损耗,待机的工作频率就要降低。芯片选型的时候,选择芯片工作在轻载和空载情况下会跳频(即降低空载和轻载的工作频率),MOS管要选用低栅荷的,从而降低损耗。
整流管损耗包括开关损耗,反向恢复损耗,导通损耗。整流管选型时,选择低导通压降和反向恢复时间短的二极管,可以降低损耗。
(5)吸收电路的损耗
开关MOS管DS极之间通常会加一个小电容,用来吸收管子上的电压尖峰,MOS管上的这个吸收电容会损耗能量,在确保管子应力有足够余量的情况下,吸收电容容值越小,损耗越小。
输出整流管上的RC吸收可降低RC吸收的损耗,在电路允许的情况下,减小电容容值,减小电阻阻值可以降低损耗。
(6)假负载电阻损耗
大部分的模块电源产品都会在输出端加一个假负载,用来保证模块在空载或是很轻的负载情况下产品的稳定性,这个假负载会带来损耗。在确保模块性能稳定的情况下,假负载电阻选择越大损耗越小。当电路不需要接假负载也能够稳定的工作,可以选择不加假负载,这样假负载的损耗就不存在了。
在国内很多的工业,科研,环保等有需求工业电源的领域,几乎所有的工业电源产品都是来自国外。国外产品不但价格高昂,而且当遇到各种问题的时候,售后以及沟通很不顺畅。当时国内的工业电源品牌屈指可数,品种单一,产品功能少,控制不灵活,不能够满足国内市场的多领域需要。由此“跃迁”牌电源应运而生了。
“跃迁”的物理含义是物质从高能级向低能级转变时,释放出光子的物理过程。在这里我们寓意着“跃迁”人通过不断的积累最终达到突破与重生,同时也寓意着“跃迁”人只要不断的努力,奋发向上,不断的积累,一定能够在电源发展道路上能够有新的突破。
“跃迁”,经过近20年的发展和探索,现在拥有激光电源,高压电源,脉冲电源,真空镀膜电源、射频电源,特种电源等各种工业电源产品,且大部分产品都可定制。产品广泛应用于工业,医疗,军事,科研,通讯,环保节能等多个领域。目前已有数万套电源系统在市场运行。
跃迁坚持以“科技打造精品,诚信铸就未来”的经营原则为电源行业的发展和应用而不懈努力。
当今社会越来越重视能源节约,无效损耗越小越好,特别是一些仪器仪表行业,在模块电源应用选型中,对模块电源的待机功耗要求很高,模块电源待机损耗在哪?怎样降低待机功耗?
DC-DC电源模块待机的时候,输出端无负载,但产品又存在待机损耗。这些损耗主要有以下几种:
(1)启动电路损耗
一般的启动电路都是R+C启动。启动电路中的电阻会有一定损耗,这个损耗看起来不大,但在待机的时候,还是占有一定的比重。那该如何减小此损耗呢?再兼容产品启动和短路能力的同时,R取值越大损耗越小。还有一种方法是产品启动后,让R不工作,损耗自然会变小,把启动电路改进,损耗就会变小。
(2)变压器的损耗
变压器的损耗包括铁损和铜损,变压器的铁损受工作频率和感值的影响,频率低损耗小,感值高损耗小,所以设计变压器的时候,要兼顾工作频率和感量值,在一个比较合适的值,损耗就会小;待机的时候变压器铜损是很小的,对整体的损耗影响甚微,设计变压器的时候,选择适当的线径及匝数即可。
(3)IC损耗
IC都会有一个工作电流,使IC能够正常工作,这个损耗是无法避免的,在IC选型的时候尽量选择工作电流小的。
(4)开关管损耗
输入端的MOS管在待机的时候,主要体现的是开关损耗,所以需要降低待机时MOS管的损耗,待机的工作频率就要降低。芯片选型的时候,选择芯片工作在轻载和空载情况下会跳频(即降低空载和轻载的工作频率),MOS管要选用低栅荷的,从而降低损耗。
整流管损耗包括开关损耗,反向恢复损耗,导通损耗。整流管选型时,选择低导通压降和反向恢复时间短的二极管,可以降低损耗。
(5)吸收电路的损耗
开关MOS管DS极之间通常会加一个小电容,用来吸收管子上的电压尖峰,MOS管上的这个吸收电容会损耗能量,在确保管子应力有足够余量的情况下,吸收电容容值越小,损耗越小。
输出整流管上的RC吸收可降低RC吸收的损耗,在电路允许的情况下,减小电容容值,减小电阻阻值可以降低损耗。
(6)假负载电阻损耗
大部分的模块电源产品都会在输出端加一个假负载,用来保证模块在空载或是很轻的负载情况下产品的稳定性,这个假负载会带来损耗。在确保模块性能稳定的情况下,假负载电阻选择越大损耗越小。当电路不需要接假负载也能够稳定的工作,可以选择不加假负载,这样假负载的损耗就不存在了。
在国内很多的工业,科研,环保等有需求工业电源的领域,几乎所有的工业电源产品都是来自国外。国外产品不但价格高昂,而且当遇到各种问题的时候,售后以及沟通很不顺畅。当时国内的工业电源品牌屈指可数,品种单一,产品功能少,控制不灵活,不能够满足国内市场的多领域需要。由此“跃迁”牌电源应运而生了。
“跃迁”的物理含义是物质从高能级向低能级转变时,释放出光子的物理过程。在这里我们寓意着“跃迁”人通过不断的积累最终达到突破与重生,同时也寓意着“跃迁”人只要不断的努力,奋发向上,不断的积累,一定能够在电源发展道路上能够有新的突破。
“跃迁”,经过近20年的发展和探索,现在拥有激光电源,高压电源,脉冲电源,真空镀膜电源、射频电源,特种电源等各种工业电源产品,且大部分产品都可定制。产品广泛应用于工业,医疗,军事,科研,通讯,环保节能等多个领域。目前已有数万套电源系统在市场运行。
跃迁坚持以“科技打造精品,诚信铸就未来”的经营原则为电源行业的发展和应用而不懈努力。
【抑制电源纹波的方法】
为了有效减小纹波,在电路设计时,可以从以下几个方面来改善:
1. 增大电感或开关频率
根据开关电源的公式,电感内电流波动大小和电感值成反比,可以提高开关频率,使每次传递的能量减小从而减小纹波(但增加开关频率,也会增加开关损耗),或增大传递能量的电感值L,使电流的突变峰值降低,从而减小纹波的波动幅度。
2. 增大电容
由输出纹波和输出电容值成反比,可以增加输出滤波电容来减小纹波,不能无限加大电容,大多数开关电源模块有最大容性负载限制。也可以在二极管和开关管上并电容C 或RC(如图4 ,D2、Q1所示),二极管在高速导通和关断时,在二极管反向恢复期间,等效电感和等效电容成为一个RC 振荡器,产生高频振荡。为了抑制这种高频振荡,需在二极管两端并联电容C或RC 缓冲网络。电阻一般取10Ω-100Ω,电容取4.7pF-2.2nF。
3. 开关电源输出之后,增加稳压器
在开关电源或模块电源输出后再加一个低压差线性稳压器(LDO)能大幅度地降低输出噪声,以满足对噪声特别有要求的电路需要,输出噪声可达μV级。由于LDO的压差(输入与输出电压的差值)仅几百mV,则在开关电源的输出略高于LDO几百mV就可以输出标准电压了,并且其损耗也不大。
4. 规范的PCB 布线
在同一块PCB上可能有多个模块电源一起工作。若模块电源是不屏蔽的、并且靠得很近,则可能相互干扰使输出噪声电压增加。为避免这种相互干扰可采用屏蔽措施或将其适当远离,减少其相互影响的干扰。如输出电容一般可采用两只,一只靠近整流管,另一只靠近输出端子的方式,两只小容量电容并联效果优于一只大容量电容的方式,多个电容器并联能改善电容的高频阻抗特性。
为了有效减小纹波,在电路设计时,可以从以下几个方面来改善:
1. 增大电感或开关频率
根据开关电源的公式,电感内电流波动大小和电感值成反比,可以提高开关频率,使每次传递的能量减小从而减小纹波(但增加开关频率,也会增加开关损耗),或增大传递能量的电感值L,使电流的突变峰值降低,从而减小纹波的波动幅度。
2. 增大电容
由输出纹波和输出电容值成反比,可以增加输出滤波电容来减小纹波,不能无限加大电容,大多数开关电源模块有最大容性负载限制。也可以在二极管和开关管上并电容C 或RC(如图4 ,D2、Q1所示),二极管在高速导通和关断时,在二极管反向恢复期间,等效电感和等效电容成为一个RC 振荡器,产生高频振荡。为了抑制这种高频振荡,需在二极管两端并联电容C或RC 缓冲网络。电阻一般取10Ω-100Ω,电容取4.7pF-2.2nF。
3. 开关电源输出之后,增加稳压器
在开关电源或模块电源输出后再加一个低压差线性稳压器(LDO)能大幅度地降低输出噪声,以满足对噪声特别有要求的电路需要,输出噪声可达μV级。由于LDO的压差(输入与输出电压的差值)仅几百mV,则在开关电源的输出略高于LDO几百mV就可以输出标准电压了,并且其损耗也不大。
4. 规范的PCB 布线
在同一块PCB上可能有多个模块电源一起工作。若模块电源是不屏蔽的、并且靠得很近,则可能相互干扰使输出噪声电压增加。为避免这种相互干扰可采用屏蔽措施或将其适当远离,减少其相互影响的干扰。如输出电容一般可采用两只,一只靠近整流管,另一只靠近输出端子的方式,两只小容量电容并联效果优于一只大容量电容的方式,多个电容器并联能改善电容的高频阻抗特性。
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