SMPS产品的纹波测试问题一直是大家争论的焦点; 一般,SMPS产品纹波值应该是小于其产品输出电压的2%,也是多数电源制造商保证的限值.这个保证局限于制造商指定的测试方法或行业界标准的测试方法:(eg:EIAJ方法被多数国外品牌电源企业采用).
无论电源输出纹波极限是多少,如果SMPS输出接线方法设计不当,负载端的纹波电压将会更高,尽管开关电源本身的纹波低,例如:假设按以下方法接线:
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Vo = Vout – Iout*2r
分开其AC,DC 分量:
Vo(dc) + Vo(ac) = Vout(dc) + Vout(ac) – Iout(dc)*2r – Iout(ac)*2r
其中AC分量:
Vo(ac) = Vout(ac) – Iout(ac)*2r
负载端纹波电压= SMPS 上纹波电压 - 电缆上纹波电压;
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解决方案:
按经验10毫欧被认为是很低的阻值,因此,非常容易忽视电缆阻抗的重要性.但是在开关负载(如:马达,继电器线圈等和稳定负载并联时,输出端负载共享电流路径,(例如图1的测试接线方法)那么电流与导线阻抗相乘得到的导线压降(△V)叠加在原纹波电压上,那么测试到的纹波电压就很高.
在这种情况下,最有效的解决方法是将分离稳定负载和开关负载的电缆连线,例如:
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在Vo(1),由于SMPS有原始的纹波电压:
Vo(1) = Vout – Io(1)*2r
将电压/电流的DC,AC 分量分开测试.
Vo(1ac) = Vout(ac),
(Note: 由于稳定的负载Io(1)没有AC分量)
现在Vo(1)已经有效的与并联的开关负载实现了隔离.
这种解决方法产生的纹波电压只表现在Vo(2)上(因为是开关负载),类似于上面的描述,它的纹波电压是:
Vo(2ac) = Vout(ac) – Iout(2ac)*2r
需要提醒的是这一方案不会改善Vo(2)的纹波电流.
在多数应用中,开关负载对其终端上的纹波电压既不敏感也不易受其影响,这是由负载的耐电压特性决定的,所以以上给出的解决方案目的不在于解决Vo(2)的纹波问题.
出现在Vcc上过高的纹波电压将会使某些电路工作不稳定,比如:模拟的运放电路或微小的信号处理电路,这些纹波电压在电路中是噪声,必须尽量减到最小,可采用LC滤波器电路来减少纹波电压.
所以上述方案(例图3:解决方案)是针对问题根源的解决方法.
附:EIAJ(RC-9002A)标准输出纹波和噪声的测试方法:
按图4:所示的接线,在离SMPS输出端100mm处外接一个100uF的电解电容和0.1uF的薄膜电容,示波器带宽用20MHz,示波器探头与一个50欧姆同轴电缆相连接,并在示波器的输入插孔配上匹配的阻抗元件.
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