DC/DC变换器纹波电压测试

张文辉 袁文

(贵州航天计量测试技术研究所,贵州贵阳 550009)

DC/DC变换器纹波电压测试

张文辉 袁文

(贵州航天计量测试技术研究所,贵州贵阳 550009)

纹波电压是DC/DC变换器的重要参数。在元器件测试中是衡量DC/DC变换器是否合格的一项重要指标。因此如何正确测试纹波电压参数是每个检测员应特别注意的问题。本文简要介绍了DC/DC变换器纹波电压参数的测试方法,使大家能够根据具体情况选用适宜、方便的测量方法,准确地测量到纹波电压。

DC/DC变换器 纹波电压 测试

1 引言

近年来DC/DC变换器发展十分迅速，由于其效率高、体积小、可靠性高的特性，应用非常广泛。在直流电压中，经常存在叠加在直流稳定量上的交流分量，也就是纹波。纹波容易在电子系统中产生谐波从而降低变换器的效率、干扰数字电路的逻辑关系、干扰系统的正常工作，给整个电子设备的正常工作带来非常严重的隐患。所以，DC/DC变换器在被安装到电子系统中之前，通过可靠的测试方法准确测量出纹波电压值并进行分析是十分必要的。

2 测试方法探讨

在实际的工作中，针对不同环境和测量需要，为了准确测量出纹波电压值会选择不同但适当的测量方法。

图1 探头直接测量法

图2 同轴电缆测量法

图3 双绞线测量法

2.1 探头直接测量法

因为所测量的DC/DC变换器纹波电压中含有的高频分量，必须使用特殊的测量技术，才能获得正确的测量结果。首先为了测出纹波尖峰中的所有高频谐波，一般要用20MHz以上带宽的测量设备，如示波器或其他专用纹波测量仪器。其次在进行纹波测量时，必须非常小心，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，地线夹会像一个天线一样接收噪声，干扰测量结果。也可使用带有接地环的探头，采用如图1所示的测量方法来消除干扰。

2.2 同轴电缆测量法

在DC/DC变换器生产企业和筛选机构一般对DC/DC变换器进行批量测试，采用自动化测量其各项参数包括纹波电压。探头直接测量法就无法满足快速测试的需求。图2为一种使用50Ω同轴电缆来测量输出纹波电压的方法。同轴电缆直接与纹波测量仪器连接。测量值为实际值的1/2。大多DC/DC变换器自动测试系统选择此种同轴电缆测量法。

2.3 双绞线测量法

DC/DC变换器测量方法还有一种双绞线测量法，如图3所示。双绞线最好为铜线，长度不可太长，实践证明30cm为佳。双绞线一端接DC/DC变换器输出引脚，另一端并联一只47μF的钽电容，再接到纹波测量仪器上。电容的引线应尽可能短，注意极性不要接反。测量探头的“地线”应尽可能接到地线环上，纹波测量仪器带宽不小于50MHz，本身交流电源应有接地线。

3 纹波电压测量技巧和注意事项

3.1 纹波电压测量技巧

(1)选择合适的纹波测量仪器以提高测试精度，测量纹波电压一般使用示波器，选用带宽大于50MHz的示波器即可。在没有特殊要求的情况下，测量纹波时示波器测试带宽默认为20MHz。因此应使用设置20MHz带宽的示波器。如TDS3052C示波器，并能通过USB端口快速存储波形，便于归档和分析。

(2)手动测量纹波电压时使用探头直接测量法比较多。对于引脚间距较短的DC/DC变换器建议使用双绞线测量法，先如图3连接好变换器和测量设备后再通电测量。

3.2 注意事项

(1)如果DC/DC变换器纹波电压的测量条件是满负载工作，应做好变换器的散热处理特别是金属壳变换器，并尽快短时间内完成测试以免变换器满负载工作时间过长造成损坏。

图4 输出纹波波形

(2)DC/DC变换器测量纹波电压时负载的选择也很关键，如果负载中含有容性或感性成分，就有可能产生谐波并叠回在的DC/DC变换器输出端，对纹波的测量带来影响。通过实践证明选用滑线电阻器优于电子负载。若使用电子负载测量纹波时，电子负载可选用恒阻态或恒流态，一般选用恒流态。不论哪种状态，都要注意电子负载的正负端输入，如果接错，会造成电子负载的损坏。总之，测试过程中应尽量选择纹波指标低的负载。

(3)开关电源的输出的纹波噪声与开关频率有关。其纹波噪声分为两大部分，即纹波(包括开关频率的纹波和周期及随机性漂移)和噪声(开关过程中产生)。此类DC/DC变换器的纹波电压峰峰值Vp-p应包含纹波和噪声，如图4所示。

(4)当纹波电压测量结果与技术指标存在严重差异(过大或过小)，首先检查测试线路是否连接正常，其次查看变换器技术手册测试时是否需要在外围电路中增加滤波电感器、电容器。最后检查测量设备，包括设备是否可靠接地，输入电压源纹波是否过大。

4 结语

通过以上总结我们可以发现，合理有效地选择标准仪器、负载、输出端接地方式、测试连接线和测试点，对于获得DC/DC变换器的纹波电压参数非常重要。在实际工作中，在测量之前，一定要清楚被测变换器有没有特殊要求，应用行业有没有特殊性或相关标准，最好能和制造商、客户沟通并得到产品测试详细规范，这样的测量结果才能被各相关方认可。

DC/DC变换器纹波电压的测试为评估其性能提供了依据，客户可依此在整个电子系统中采取相应滤波设计，增加整个电子设备的稳定性和可靠性。

[1]同金,马煜峰.直流电源输出的纹波和噪声的测量.电子测试,2010年2月.

[2]周志敏,周纪海,纪爱华.模块化DC/DC实用电路.电子工业出版社,2004年4月.

[3]田芳宁,孙国强.电源纹波分析测试与抑制.电子质量,2012年3月.

[4]徐强,董威.反激变换器输出纹波电压分析与测量.中国测试,2010年3月.

张文辉,男,工程师,学士学位,主要研究电学计量和混合集成电路测试。