減少電源輸出紋波的接線方法

 減少電源輸出紋波的接線方法               

介紹：

     SMPS產品的紋波測試問題一直是大家爭論的焦點； 一般，SMPS產品紋波值應該是小于其產品輸出電壓的2%，也是多數電源制造商保證的限值。這個保證局限于制造商指定的測試方法或行業界標準的測試方法：（eg:EIAJ方法被多數國外品牌電源企業采用）。

     無論電源輸出紋波極限是多少,如果SMPS輸出接線方法設計不當,負載端的紋波電壓將會更高,盡管開關電源本身的紋波低,例如:假設按以下方法接線:

    Vo = Vout – Iout*2r

        分開其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

        負載端紋波電壓= SMPS 上紋波電壓 - 電纜上紋波電壓;

 解決方案:

     按經驗10毫歐被認為是很低的阻值,因此,非常容易忽視電纜阻抗的重要性.但是在開關負載(如:馬達,繼電器線圈等和穩定負載并聯時,輸出端負載共享電流路徑，（例如圖1的測試接線方法）那么電流與導線阻抗相乘得到的導線壓降（△V）疊加在原紋波電壓上，那么測試到的紋波電壓就很高。

在這種情況下，最有效的解決方法是將分離穩定負載和開關負載的電纜連線，例如：

在Vo(1),由于SMPS有原始的紋波電壓：

       Vo(1) = Vout – Io(1)*2r

          將電壓/電流的DC,AC 分量分開測試.

       Vo(1ac) = Vout(ac),

          (Note: 由于穩定的負載Io(1)沒有AC分量)

       現在Vo(1)已經有效的與并聯的開關負載實現了隔離.

    這種解決方法產生的紋波電壓只表現在Vo(2)上(因為是開關負載),類似于上面的描述,它的紋波電壓是:

       Vo(2ac) = Vout(ac) – Iout(2ac)*2r

       需要提醒的是這一方案不會改善Vo(2)的紋波電流.

    在多數應用中,開關負載對其終端上的紋波電壓既不敏感也不易受其影響，這是由負載的耐電壓特性決定的,所以以上給出的解決方案目的不在于解決Vo(2)的紋波問題.

    出現在Vcc上過高的紋波電壓將會使某些電路工作不穩定,比如:模擬的運放電路或微小的信號處理電路,這些紋波電壓在電路中是噪聲,必須盡量減到最小,可采用LC濾波器電路來減少紋波電壓.

      所以上述方案(例圖3:解決方案)是針對問題根源的解決方法.

附：EIAJ（RC-9002A）標準輸出紋波和噪聲的測試方法：

按圖4：所示的接線，在離SMPS輸出端100mm處外接一個100uF的電解電容和0.1uF的薄膜電容,示波器帶寬用20MHz,示波器探頭與一個50歐姆同軸電纜相連接,并在示波器的輸入插孔配上匹配的阻抗元件.

                  ------ 深圳市圣馬電源技術有限公司技術部