开关转换器中影响纹波测量的噪声源分析

输出纹波通常很小，因此示波器需要设置为高电压灵敏度。这种设置很容易受到电源产生的杂讯的影响。最常见的杂讯源之一是电感的漂移磁场 (stray magnetic field)。许多常见的便宜电感是半屏蔽的 I 型磁心，其绕线周围包裹着铁氧体粉末环氧树脂。这些电感仍会产生相当大的漂移磁场。任何附近的回路都会收到一些漂移磁场，并且回路电感会在回路端产生一小部分方波电压。

图 1 显示了一个尺寸紧密的降压转换器电路板，带有半屏蔽线圈，以及示波器探头带有相对较大的接地线环。这个环可能会捕捉到电感的漂移磁场，而导致在输出电压纹波测量中增加一个方波。

图 1 紧密型降压转换器电路板

图 2（红色波形）显示了在测量时受到漂移磁场影响可能产生的输出纹波波形：可以看到开关转换器的方波被附加在纹波电压上。附加波形的极性取决于电感的方向和接收回路的方向。

图 2

在底部的红色波形中，波形中的电压步阶可能是由输出电容器的 ESL 引起的，或者是由电场辐射进入探头尖端和接地的测量回路引起的。这可以通过移动探头来检查：如果在不同方向移动探头环时，超载方波有振幅变化，表示杂讯是由于探头环的漂移场引起。这就是为什么在测量靠近电感时，探头尖端到探头地端的回圈要最小化的重要原因。另一种检查的方法是在 PCB 上反转电感的方向：如果附加波形的极性反转，则表示纹波波形中的电压跳跃也来自于探头环的漂移场。

图 3 显示了一种更好的测量输出纹波的方法：长接地线被环绕在探头尖端接地环周围的短弹簧所取代。这种方式可以显着减小了接地回圈的面积，并减少了漂移场的影响。

图 3 

然而，在某些情况下，即使是更小的回圈仍然会耦合杂散磁场，特别是在高频转换器中，而且是在测量点非常靠近电感时。对于这些情况，最好使用一小段扭曲的电线，让输出电容器端的回圈面积变得非常小，并且将探头连接到距离电感有一定距离远的地方，如图 4 所示。使用扭曲电线的方法也会更容易将脆弱的探头尖端连接到测量点。IC 封装引脚的量测也可以如此使用。 

图 4 

审核编辑：黄飞