DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出紋波測量方法

測量輸出電壓紋波是評估現(xiàn)代電源轉(zhuǎn)換器和低壓降壓(LDO)設(shè)備性能的快速方法。但不同的測量方法可能會導致輸出紋波評估結(jié)果相反，如何獲得準確的紋波值成為紋波測量中最重要的部分。本設(shè)計提示將介紹輸出紋波電壓測量的實用方法，以檢查DC-DC電源轉(zhuǎn)換器的性能。首先，本文將簡單解釋電壓紋波，然后比較傳統(tǒng)的長測量回路技術(shù)和放大測量回路技術(shù)的尖端和桶身（tip-and-barrel method）之間的波形。最后，提供三個實用的測量提示和結(jié)論。

1 導言

現(xiàn)代電子應(yīng)用通常包含嵌入式計算和無線連接功能，這些電路具有經(jīng)常性的高脈沖和重負載行為，同時需要低輸入電壓紋波。因此，新一代的DC-DC轉(zhuǎn)換器將需要具有更快的瞬態(tài)響應(yīng)，并在快速運轉(zhuǎn)的負載條件下保持穩(wěn)定的輸出電壓，首先于LDO，輸出紋波應(yīng)該一樣好，甚至更好。為了評估這些轉(zhuǎn)換器的電壓輸出紋波，可以利用更好的測量方法是非常重要的，這種方法可以避免將大量的噪聲連接到測量波形上。

在測量輸出紋波時，不同的測量方法可能會采集到不同數(shù)量的噪聲，在波形上反應(yīng)，從而可能降低轉(zhuǎn)換器的輸出紋波性能。圖1顯示了噪聲組合在實際輸出紋波上的最大值，這使得測量的輸出紋波大于實際的紋波。當使用傳統(tǒng)方法時，直接將一個普通適配器USB連接到輸出端時，這是很常見的誤差測量。下一節(jié)中將介紹，為什么會出現(xiàn)測量不準確，以及解決這個問題的技術(shù)。

圖1：測量中迭加的電壓紋波和噪聲

2 輸出電壓紋波的測量

圖2：傳統(tǒng)方法與尖端和桶身方法的比較

具有較大測量回路的傳統(tǒng)連接方式無法準確獲得開關(guān)轉(zhuǎn)換器的紋電壓，因為長地線和波尖端插孔可能形成一個回型天線，收集周圍環(huán)境的噪聲。這些噪聲迭加到輸出紋電壓波上，使得所有的測量結(jié)果都不正確。

為了獲得實際的輸出電壓紋波，必須在測量設(shè)置過程中最小化測量回路。尖端和桶身測量方法是最推薦的精確測量方法之一，易于使用和較小的測量回路而聞名。這種方法，可以很容易地實現(xiàn)較小的回路來收集噪聲。

請注意，測量點也可能影響輸出波紋測量結(jié)果。，第二件要考慮的事情是，選擇可以最小化噪聲收集回路的測量點。通常適當?shù)臏y量點是在輸出電容器焊接墊之間。測量點離電容器越近，在測量過程中收集的噪聲位置少。圖2顯示了尖端和桶身測量方法是在輸出電容器上的應(yīng)用，而傳統(tǒng)方法是在輸出端上的應(yīng)用。噪聲收集形成了回路的區(qū)域尖端和桶體方法的區(qū)域大部，這解釋了為什么使用先前方法時，波形上會出現(xiàn)大量的噪聲。

最后也同樣重要的是，根據(jù)應(yīng)用選擇一個可以接受的腹部采樣頻譜。有了上述一點的三個提示，可以很容易達到準確測量輸出紋波電壓。

圖3顯示在不同的導管取樣帶寬設(shè)置下，輸出端的傳統(tǒng)長測量回路方法與直接輸出端在容器上的尖端和桶身測量方法的比較。結(jié)果顯示，使用傳統(tǒng)的長測量回路方法，波形包含大量的噪聲和巨大的紋波，而使用尖端和桶身測量方法，一周了測量電路，輸出波形更加清晰，從而可以測量出準確的輸出紋波。

圖3：20MHz至全(500MHz)帶寬設(shè)置的不同測量方法

3 總結(jié)/實用提示

3.1 最大化測量回路

當測量DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓紋波時，測量回路區(qū)域在噪聲采集中產(chǎn)生了重要的作用。記住始終要考慮最小化回路區(qū)域。尖端和桶體方法可以最小化噪聲對紋波測量值的影響。

3.2 選擇適當?shù)臏y量點

保證測量的回路回路足夠小。通常，選擇接近電容器輸出的測量點，弄清連接的阻抗阻抗低。測量點離電容器越近，在測量過程中收集的噪聲系數(shù)越少。

3.3 設(shè)定采樣帶寬

對于不同的應(yīng)用，關(guān)鍵負載對于由轉(zhuǎn)換器輸出紋波引起的噪聲的敏感度可能會有所不同。對于對噪聲敏感的應(yīng)用，如高分辨率模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）或音頻應(yīng)用，建議在全帶寬下測量輸出紋波，而對于對噪聲不敏感的應(yīng)用，可以選擇20MHz的采樣帶寬。注意，仍需要在全帶寬下測量輸出紋波，否則無法準確地測量輸出紋波。

4 結(jié)論

使用尖端和桶身方法，對DC-DC轉(zhuǎn)換器進行輸出電壓紋波測量產(chǎn)生的噪聲極小，并且容易實施準確的數(shù)據(jù)。結(jié)合選擇對應(yīng)用程序損壞的采樣帶寬和適當?shù)臏y量點，可以輕松實現(xiàn)準確的測量。這對于檢查大多數(shù)快速 DC-DC 轉(zhuǎn)換器來說是非常好的方法。若想獲得更多產(chǎn)品的產(chǎn)品信息，請訂閱我們的電子報。

編輯：黃飛

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