目前交換式已取代傳統(tǒng)之串聯(lián)式電源供應(yīng)器,成為大多數(shù)電子產(chǎn)品之電源組件,現(xiàn)已經(jīng)廣泛地使用于桌上型電腦、監(jiān)視器、列表機、筆記型電腦、傳真機、影印機等設(shè)備上,*主要的因素為體積小,重量輕及效率高等多項優(yōu)點,缺點則為其輸出雜訊較大,本文的目的就是來探討直流交換式電源供應(yīng)器的輸出雜訊。
1.1. 定義
輸出雜訊之定義:此雜訊為一交流成份,附著于直流準位之上,此交流成份包含周期性與隨機性之訊號,英文稱為 PARD(Periodic And Random Deviation),其波形如下圖:
圖一 ...交換式電源供應(yīng)器的輸出雜訊波形1.2. 輸出雜訊之控制
由于交換式電源供應(yīng)器采用高頻切換 (20 KHz 以上) 技術(shù),配合脈波調(diào)變 (PWM) 及輸出濾波電路,可以將市電轉(zhuǎn)換成 IC 電路所需之直流電壓,例如 +5V、+12V、-5V、-12V、+3.3V 等電壓,惟經(jīng)此種轉(zhuǎn)換后的副作用是在直流成份中含有少許的交流成份,若此交流成份 (以下稱為雜訊) 過大則會使應(yīng)用之電路產(chǎn)生誤動作,以 5V 為例若直流中心電壓為 5.00V,雜訊若為 1.0 Vp-p則任何瞬時值的電壓可能已經(jīng)超過 4.75V - 5.25V 之容許范圍,(此為一般邏輯 IC 正常之工作電壓范圍),因而可能誤動作或當機出現(xiàn),因此輸出雜訊影響不可謂不小。一般而言,交換式電源供應(yīng)器之輸出雜訊規(guī)格為其輸出直流電壓的1% 以下,例如以 +5V、+12V 為例,其輸出雜訊規(guī)格分別為 50m Vp-p 與120m Vp-p.
通常交換式電源供應(yīng)器于設(shè)計時,便需將輸出雜訊控制于一規(guī)格內(nèi),才算完成,而產(chǎn)品量產(chǎn)時,可能因為零件 (如輸出變壓器、快速二極體、濾波電容器等) 材質(zhì)規(guī)格不同,或誤裝、漏裝,等因素造成出雜訊超過規(guī)格,為避免這些情況,于檢測時將交換式電源供應(yīng)器每個輸出之雜訊列為檢測項目是必須的。
2. 輸出雜訊之檢測
此種檢測設(shè)備可用示波器或漣波與雜訊電表 ,茲分別說明如下:
2.1. 示波器
2.1.1. 避免地回路
此設(shè)備為*普遍,常用的檢測設(shè)備,唯測時應(yīng)注意下述規(guī)范,否則其檢測結(jié)果差異甚大。
應(yīng)使用差動式輸入之示波器,因為一般示波器的輸入 BNC 之負端是與示波器機殼相連通的,而示波器機殼又與輸入電源之接地端連接,若直接用探棒測量輸出端,可能造成地回路電流,因而影響量測結(jié)果,因此應(yīng)該避免,采用差動式示波器或示波器外加差動放大器是正確的檢測接法,如圖二為 INTEL建議之檢測連接圖,圖三為 HP 建議之檢測連接圖,二者均采用差動式示波器作為檢測設(shè)備,HP 的差動式探棒如圖四所示,Tek的 差動式探棒如圖五所示
圖二....INTEL 建議之 PARD 差動式檢測連接圖
圖三.... HP 建議之 PARD 差動式檢測連接圖
圖四 ....HP 的差動式探棒
(HP 1141A Differential Probe with HP 1142A Power Supply)
圖五 ... Tek 的差動式探棒(P6046 Active Differential System)
2.1.2. 測試條件
待測端之傍路電容于測試規(guī)范中,應(yīng)確實說明是否于待測端加入傍路電容器及其材質(zhì)、容量、數(shù)量等,如圖二中 INTEL 即加入 10uf 及0.1uf 電容器以便模擬主機板上的系統(tǒng)電容。這部份并沒有通則要求,而是視需求條件而定,于測試時應(yīng)說明是否有傍路電容器,如圖 A 及 B 之建議檢測連接圖,否則測試值會有不小差異。
2.1.3. 頻寬2.1.4.輸入阻抗2.2.漣波與雜訊電表
由于示波器一般僅 2 個 Channel 輸入對于多輸出的電源供應(yīng)器,觀測其輸出雜訊不方便,同時需用人來操作判別,又其價格不低等缺點,因此使用博計的 4030 具有多輸入(達 4 個 Channel)的漣波雜訊電表,可一次測量,并做上下限判別,又價格合宜(遠低于示波器)因此是另一個**的檢測設(shè)備,4030之功能方塊圖如圖六所示。其主要規(guī)格說明如下:
檢測設(shè)備示波器的頻寬會影響檢測結(jié)果,一般規(guī)格為 20MHZ,或30MHZ(INTEL 要求規(guī)格),為數(shù)位式示波器之取樣速率必須高 PARD頻率 2 倍以上。
一般均為 50 Ω。較低的輸入阻抗(如 50 Ω)可以較高輸入阻抗(如 1MΩ)防止其他訊號之干擾。此部份并無通則要求,但于測試時應(yīng)說明其輸入阻抗,否則數(shù)值會有不小之差異。