任何電子產(chǎn)品的運(yùn)行，都少不了“電源”這個(gè)大動(dòng)脈，這個(gè)大動(dòng)脈的穩(wěn)定，強(qiáng)健就是保證產(chǎn)品穩(wěn)定，可靠，長期運(yùn)行的關(guān)鍵。

產(chǎn)品電源的測試包括：電壓測試，紋波噪聲測試，電流測試，上下電時(shí)序及斜率測試，快速上下電測試，短路測試，如果說電壓測試和電流測試是保證電源的強(qiáng)壯性，紋波噪聲測試及上下電時(shí)序及斜率測試是保證電源的穩(wěn)定性，精準(zhǔn)無損的紋波噪聲測試為優(yōu)化設(shè)計(jì)提供強(qiáng)力支撐。

概念定義

我們?nèi)粘５?a target="_blank">電子產(chǎn)品供電一般為直流電源，5V/9V/12V，我們理想的電源是：

實(shí)際把直流電源的精度調(diào)高，觀察角度放寬，實(shí)際直流電源是這樣的：

形如其名，藍(lán)色大波浪就是電源的紋波，在波浪上的紅色脈沖尖峰就是電源噪聲，一般使用峰峰值表示，即Pk-Pk值=V波峰-V波谷，單位mV，Pk-Pk值越小，代表紋波噪聲越小，電源越優(yōu)質(zhì);因?yàn)槲覀冸娐肥褂玫拿舾性加幸粋€(gè)可承受最大電壓范圍及邏輯電平的分界線，超過這個(gè)最大電壓，就有可能損壞元件，直接影響到產(chǎn)品壽命，而出現(xiàn)過低電壓時(shí)，有可能引起CPU等關(guān)鍵器件的邏輯錯(cuò)誤，保證電源的紋波噪聲處于合理范圍，才能保持產(chǎn)品的正常運(yùn)行。

通常所說的紋波主要是由直流電源產(chǎn)生，頻率較低，直流電源包括線性電源和開關(guān)電源兩類，線性電源的紋波噪聲主要由前級(jí)電源傳遞以及同步開關(guān)噪聲產(chǎn)生，紋波噪聲較小，輸出電壓比較穩(wěn)定，開關(guān)電源又分為單相交流輸入的AC-DC開關(guān)電源和DC-DC的開關(guān)電源，也被稱為一次電源和二次電源。

一次電源紋波噪聲示意圖圖中100Hz的整流紋波，其為50Hz工頻的兩倍，由整流器整流產(chǎn)生，鋸齒波部分由電源PWM調(diào)節(jié)引起，并疊加了與電源開關(guān)頻率同頻的開關(guān)噪聲，非周期性出現(xiàn)的噪聲為隨機(jī)噪聲。

二次電源紋波噪聲示意圖二次電源的紋波噪聲，沒有一次電源的紋波噪聲有規(guī)律，主要由電容的充放電，PWM調(diào)節(jié)和干擾引起，電源開關(guān)紋波頻率同PWM頻率，一般為幾百KHz，非周期出現(xiàn)的噪聲為隨機(jī)噪聲。不同于紋波，噪聲存在于全頻帶的信號(hào)中，除去開關(guān)噪聲和隨機(jī)噪聲，單板上的電源還存在板上信號(hào)干擾帶來的噪聲，噪聲的成因：1.器件高速開關(guān)狀態(tài)下，瞬變的交變電流過大;2.電流回路存在電感;頻率在幾十MHz到上百M(fèi)Hz。

紋波噪聲測試的難點(diǎn)：1、測試結(jié)果容易引入外界的電磁干擾，造成結(jié)果偏大;2、儀器，測試方法選擇不正確，導(dǎo)致測試信號(hào)波形失真，丟失部分頻譜的紋波噪聲，以下我們圍繞解決這兩點(diǎn)來進(jìn)行測試的準(zhǔn)備。

儀器選用原則

電源紋波噪聲測試均采用示波器配合相應(yīng)探頭的方法，連接示波器的探頭主要包括：無源探頭，有源探頭，同軸電纜，根據(jù)各種測試探頭的優(yōu)缺點(diǎn)（主要是考慮精度）：

同軸電纜測試結(jié)果較為準(zhǔn)確，且受人為因素的影響較小，推薦使用同軸電纜并配合使用隔直電容的方法進(jìn)行測試。

儀器選用如下：

-示波器一臺(tái)，帶寬達(dá)到1GHz，靈敏度至少達(dá)到10mV/div，存儲(chǔ)深度不低于100K;

-BNC-SMA轉(zhuǎn)接頭一個(gè)，射頻同軸連接器;

-同軸電纜_SMA-JB3母頭-半柔線纜兩根，連接轉(zhuǎn)接頭與隔直電容，隔直電容與測試線;

-隔直電容1個(gè)，為方便連接，可自制一個(gè)轉(zhuǎn)接板，焊接上隔直電容，轉(zhuǎn)接板的接頭和走線的阻抗要保證50歐姆;

-SMA-KYB1銅管射頻同軸測試線，焊接在單板，另一端通過同軸電纜接到隔直電容;

測試步驟

1.測試準(zhǔn)備：

-確認(rèn)單板運(yùn)行正常，且需工作在滿載狀態(tài)下，示波器與被測系統(tǒng)共地;

-確認(rèn)單板上的測試點(diǎn)，一般選擇靠近被測對(duì)象的電容，并把同軸線纜焊接在電容兩端;

-確保被測電源電壓不超過12V;

2.將單板運(yùn)行在最大業(yè)務(wù)，將同軸線探頭通過隔直電容連接到示波器，確認(rèn)波形正常;

3.設(shè)置示波器，開始進(jìn)行紋波測試

耦合方式：DC耦合+隔直電容

輸入阻抗設(shè)置：50Ω

帶寬設(shè)置：20MHz

采樣時(shí)基：20ms/div

采樣率：1.25Gs/s

垂直分辨率：10mV/div，根據(jù)實(shí)際調(diào)節(jié)，保證波形占到屏幕的2/3

采樣方式：打開長余輝模式，并開啟快速捕獲DPO功能

應(yīng)用場景：開關(guān)電源輸出端

持續(xù)時(shí)間：acqs》50000

記錄Pk-Pk值，并關(guān)注MAX，MIN值，若測試結(jié)果偏大，盡量調(diào)整同軸電纜和引線，減少受到外部高頻元件的干擾。

4.設(shè)置示波器，開始進(jìn)行噪聲測試

耦合方式：DC耦合+隔直電容

輸入阻抗設(shè)置：50Ω

帶寬設(shè)置：全帶寬，一般≥500MHz

采樣時(shí)基：20ms/div

采樣率：1.25Gs/s，不低于1Gs/s

垂直分辨率：10mV/div，根據(jù)實(shí)際調(diào)節(jié)，保證波形占到屏幕的2/3

采樣方式：打開長余輝模式，并開啟快速捕獲DPO功能

應(yīng)用場景：芯片處電源測試

持續(xù)時(shí)間：acqs》50000

記錄Pk-Pk值，并關(guān)注MAX，MIN值，若測試結(jié)果偏大，盡量調(diào)整同軸電纜和引線，減少受到外部高頻元件的干擾。

注意：測試探頭-同軸線應(yīng)盡量垂直單板，并遠(yuǎn)離噪聲源DDR，DCDC等元器件;

5.對(duì)比測試結(jié)果，常規(guī)下：電源的紋波要求≤3%*電壓，噪聲要求≤5%*電壓，特殊芯片會(huì)要求1%的精度，具體以芯片規(guī)格書為準(zhǔn)。

測試提升

優(yōu)秀的測試人員不只是客觀準(zhǔn)確的完成測試任務(wù)，提交測試報(bào)告，還要有問題的定位能力及解決測試fail的能力。

電源的紋波噪聲超標(biāo)，我們可以從以下幾個(gè)角度出發(fā)，優(yōu)化我們的設(shè)計(jì)，減小紋波噪聲：

確認(rèn)同軸線纜周圍是否有高頻元件及電感器件，調(diào)整同軸線纜，觀察測試結(jié)果，排除外界干擾;

優(yōu)化開關(guān)電源電路的輸入，輸出濾波電容搭配，大電容搭配小電容，一般是100：1的比例，因?yàn)樨?fù)載運(yùn)行過程會(huì)出現(xiàn)電流用量的頻繁變化，增大電容可以顯著減小紋波噪聲，但到一定程度后效果甚微，根據(jù)實(shí)際測試調(diào)整電容的比例;

在滿足輸出電流前提下可加大電感量，電感量越大，輸出紋波會(huì)減小，但動(dòng)態(tài)響應(yīng)變差，根據(jù)實(shí)際測試情況調(diào)整電感量;

優(yōu)化輸出到反饋端的元件，減小串聯(lián)電阻，增大并聯(lián)電容，可以提高開關(guān)電源的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，優(yōu)化紋波噪聲;

優(yōu)化PCB的布局及走線，較長的走線，過孔都會(huì)引入較大的干擾，在走線中間，過孔處增加去耦電容;

選擇動(dòng)態(tài)響應(yīng)比較好的功率變換器，可以優(yōu)化重載下的紋波噪聲。
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