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开关电源纹波测量,就像看电视新闻——能看到的,仅是事实的一部分

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发表于 2009-9-19 20:02:23 | 显示全部楼层 |阅读模式
因定制的开关电源缺陷,最近epm240被迫与开关电源有了一次亲密接触。看到阿莫的测试贴,也来凑个热闹。
以下是最近测过的电源合照。最上面的上的便是今天的主角。

测过的开关电源合照 (原文件名:P9195336.jpg)
 楼主| 发表于 2009-9-19 20:05:07 | 显示全部楼层
去壳后的电路板全貌

电路板 (原文件名:P9195309.jpg)
 楼主| 发表于 2009-9-19 20:08:23 | 显示全部楼层
滤波、整流部分

滤波、整流 (原文件名:P9195314.jpg)
 楼主| 发表于 2009-9-19 20:10:29 | 显示全部楼层
pwm芯片

pwm芯片 (原文件名:P9195307.jpg)
 楼主| 发表于 2009-9-19 20:15:13 | 显示全部楼层
测试中用到的阻性负载。左边四个22欧姆电阻并联,用于5V;中间两个56欧姆并联,用于24伏;右边一个56欧姆,用于36伏。

(原文件名:P9195303.jpg)
发表于 2009-9-19 20:15:46 | 显示全部楼层
测量时建议开启带宽限制,0负载,带负载20%,50%,80%和100%测试,还有过载10%的测试

如是高端示波器配电源测试选件,一个按钮就自动完成所有测试了
 楼主| 发表于 2009-9-19 20:25:30 | 显示全部楼层
【5楼】 lysoft
只测试了0负载,带负载50%。
以前没有关注过开关电源,反正购买又便宜,又方便。不过这次遇到麻烦,不得已才测试。
只用了普通探头,Tek2024示波器(2G采样,200M带宽)

注意了探头的连接方式,仅量减少EMI干扰

探头 (原文件名:P9195313.jpg)
 楼主| 发表于 2009-9-19 20:34:03 | 显示全部楼层
电源是5V,24V,36V三路输出。5V是主路。由左到右,L(火线),N(零线),E(外壳地);36V(紫),24V(黄),GND(黑),5V(红)

接线 (原文件名:P9195316.jpg)
 楼主| 发表于 2009-9-19 20:46:30 | 显示全部楼层
带宽限制为20M,交流输入,测到这个。令人沮丧的波形。可以看出开关频率为82K。
已经测试过能拿到的所有电源,只有MW D-60B没有这种纹波,很干净。其他的或轻或重,都有这种纹波。


差劲的波形 (原文件名:P9195315.jpg)
 楼主| 发表于 2009-9-19 20:54:41 | 显示全部楼层
MW D60-B的波形,很干净。干净的像人民公仆。可惜是少数。
其他的像被双轨的。

也有干净的 (原文件名:P9195317.jpg)
 楼主| 发表于 2009-9-19 21:06:31 | 显示全部楼层
我曾经认为这便是结果了。因为:如果说测试方法有误,为什么在同样条件下,有的就是很好,有的就是很差。反复测试,都是如此。通常,作为应用而非电源开发者,到这里似乎可以下结论了。
可是,最终结果却大有不同。真相,远非如此。
发表于 2009-9-19 21:08:29 | 显示全部楼层
真相是??

快点说了~别钓胃口嘛
发表于 2009-9-19 21:11:21 | 显示全部楼层
好像低阻值的水泥电阻内部是线绕式的,所以实际有一定感性
lz有没有试过表笔短接,我的2022b短接情况下大约还有20mv纹波
发表于 2009-9-19 21:20:09 | 显示全部楼层
测量弱信号请使用1X
10X是不成的
在1X下可以打到1mV档,只是噪声厉害一点,但也没那么强的
发表于 2009-9-19 21:27:39 | 显示全部楼层
【13楼】 lysoft
原来如此
这下试了下短接只有1mv纹波左右了
 楼主| 发表于 2009-9-19 21:27:49 | 显示全部楼层
11楼】 lysoft
真相是??
快点说了~别钓胃口嘛  


真相后面还有真相,所以不急。


【12楼】 haeha


9楼的图能回答你的疑问。

先上干净的公仆图。


这个堪称公仆,干净 (原文件名:P9195327.jpg)


D-60B裸照 (原文件名:P9195330.jpg)


D-60B  PWM芯片   (原文件名:P9195333.jpg)
 楼主| 发表于 2009-9-19 21:35:50 | 显示全部楼层
可以看出,PWM芯片相同(3842 和3843区别似乎只在启动电压)。
主角电源的是两级LC滤波,而D-60B只是单级,效果为什么反而好?9楼比8楼,一个天上,一个地下。
 楼主| 发表于 2009-9-19 21:42:38 | 显示全部楼层
又为什么,D-60B的两个兄弟,表现与D-60B相比也是差别很大。
一楼合照最底下的电源,PWM芯片也是3842,电路与D-60B最接近,表现也是如同8楼的波形。
发表于 2009-9-19 21:48:46 | 显示全部楼层
是不是测量的问题呢,看那个“公仆”也就那么回事啊?楼主,请假快速度啊,等不及了
 楼主| 发表于 2009-9-19 21:59:08 | 显示全部楼层
有疑问,便要寻找真相。一段时间后,epm240将本已收拢的电源们又拿出来,再测试。先测主角的电源,这次的波形竟然很干净,与9楼的波形无异!什么道理?以前反复测试的结果都是贪官的,这次如此干净?

为什么!?贪官变成公仆?如此干净 (原文件名:P9195317.jpg)
 楼主| 发表于 2009-9-19 22:01:28 | 显示全部楼层
答案原来在这里

忘记接地线 (原文件名:P9195319.jpg)
 楼主| 发表于 2009-9-19 22:08:15 | 显示全部楼层
这次忘记接地线。epm240贪生怕死,每次都将地线接好。这次忘了,冒着生命危险,找出了真相(的一部分)。
不接地线,波形干净得很;接上地线,立马变样,像8楼的波形,那样子,非拉去毙了不可。
发表于 2009-9-19 22:33:50 | 显示全部楼层
Cool !
 楼主| 发表于 2009-9-19 22:36:22 | 显示全部楼层
再测试:
1)电源不接地,波形好如9楼;
2)将电源地线接好,而将示波器电源线接地断开,波形好如9楼。
3)将示波器电源线接地断开,不论电源接不接地,波形好如9楼。

用万用表测试,明确:4)示波器的电源地与探头地是连在一起的。
                    5)开关电源的电源地(E)与输出地是分离的。


将电源地如下连接,不论示波器接地与否,都得到以下波形;在此基础上,再接上接大地线,波形基本不变

E与输出地连接 (原文件名:P9195321.jpg)


电源地(E)与输出地短接测到的波形 (原文件名:P9195325.jpg)
 楼主| 发表于 2009-9-19 22:49:21 | 显示全部楼层
在epm240的应用中,通常会将控制板的地(开关电源的输出地)与机壳连接再接大地,所以以前在设备上测到的电源波形都是如23楼的图。不像8楼的那么差,也没有9楼的那么好。但是,将D-60B接到设备上,就可以得到9楼的好波形,不论如何接地。
这里有一个线索,抓住了,可以做出完美的开关电源:

为什么,无论如何,用D-60B都可以测到好的波形,而其他的电源,会通过电源地(E)注入杂波?如何找出并消除(从根源上,而不是从测试上)这个杂波的根源?
 楼主| 发表于 2009-9-19 22:52:26 | 显示全部楼层
哈哈,这就酷了。还有更酷的在后边呢,重开一贴,再穿一酷?
发表于 2009-9-19 23:02:55 | 显示全部楼层
坐地板学习!
发表于 2009-9-19 23:10:26 | 显示全部楼层
这个我曾做过比较仔细的测试,包括双电源协同工作,纹波,负载能力……

纹波在5V的时候一般都超过0.1V,双电源备份协同工作时一块不工作以后响应还是比较快的,肖特基整流二极管和电源模块的温度特性不好,随着温度的上升有很大的压降,50与56度竟有0.3-0.4V的压降,一共才5V啊。


水泥电阻的感性这个不清楚,没测过。另外问一个比较恶心的问题,如果一个电源模块有短路自恢复功能,如何测量电源带容性负载的能力,5V的电源我在负载端加2200*16=35200uF的电容都不会出现保护,我记得有个计算公式,,算出在多少电容的情况下应该出现保护,在公司,没拿回来。

另外我附一个开关电源的测试方式,lz的波形很精彩,我回公司再看看。、
…………………………………………………………………………………………………………………………


在纹波与噪声的测量过程中,如果不使用正确的测量方法将无法正确地测量出真出的输出
纹波噪声。下面是推荐的测量方法:
铜线
平行线测量法:输出管脚接平行线
后接电容,在电容两端使用20MHz
示波器探头测量。具体要求见右图, C 0.1μF 负载
C为瓷片电容,负载与模块之间的
距离在51mm和76mm(2in.和3in)
之间。
在大多数电路中,本公司模块的输出纹波噪声都能满足要求。对于输出纹波有较为严格要求的
电源系统可以在输出增加差模滤波器来进一步降低纹波,但在设计过程中应注意尽量选择较小的
电感和较大的电容。如果需要消除进一步喊小噪声,需要加共模滤波器。
输入与输出及外壳之间加高压隔离电容(一般为1~2.2nF)也可以减小共模噪声。


点击此处下载 ourdev_482806.pdf(文件大小:189K) (原文件名:开关电源测试方案.pdf)
 楼主| 发表于 2009-9-19 23:11:38 | 显示全部楼层
口号:发动群众,提供线索,找出根源,让每一个开关电源都像公仆(如果有的话)一样干干净净,堂堂正正,不被毙掉。


为了找出根源,epm240有恢复了最早的连线方式(开关电源E接地,示波器接地),得到如下波形:就是8楼波形在时间轴压缩。

8楼波形在时间轴压缩 (原文件名:P9195318.jpg)
发表于 2009-9-19 23:21:51 | 显示全部楼层
好像低阻值的水泥电阻内部是线绕式的,所以实际有一定感性
lz有没有试过表笔短接,我的2022b短接情况下大约还有20mv纹波

……………………………………………………………………………………

还有一个问题,直流对应的感性不明显吧,还有用该用多大的电容来抵消测量导线(假设是平行或者其它)的电感和电场的影响,在我上传的pdf有提到这类问题。
发表于 2009-9-19 23:37:42 | 显示全部楼层
赶上直播了?
问题可能出在电源的EMI滤波上面,Y电容的位置不一样滤波效果大不一样的
 楼主| 发表于 2009-9-19 23:57:17 | 显示全部楼层
害人,刚才一段没了,重写。
注意到,28楼波形,包络的周期是100HZ。
epm240的推论是:桥式整流,二极管导通期间,产生震荡。通过2楼图中视野中心的Y电容注入大地(E)。
为了证实这一点,epm240去掉两个Y电容,再测试,无论如何,波形干净得像公仆了!

问题是:Y电容能去掉吗?

试过在四个二极管上并联103电容,结果震荡更甚。

各位达人有什么办法?

或者,epm240根本就陷入了一个误区?嘘,不要告诉阿莫,不然裤子没了怎生是好。
发表于 2009-9-20 07:34:57 | 显示全部楼层
精彩,同样疑惑中……
发表于 2009-9-20 07:35:42 | 显示全部楼层
把示波器的电源,用隔离变压器隔离一下,然后再测试看看.
你对比一下,D60的地线回路和其他电源的地线回路有哪些区别.
发表于 2009-9-20 11:32:43 | 显示全部楼层
精彩,怪不得我用过一开关电源,烧了几块51
发表于 2009-9-20 17:26:55 | 显示全部楼层
Y电容放在共模电感的前面和放在共模电感的后面,滤波效果大不一样的,具体怎么不一样我忘记了,好象Y电容放在共模电感的后面效果会更好一些,如果是两级复合式滤波可能会更好吧

串模干扰是两条电源线之间(简称线对线)的噪声,共模干扰则是两条电源线对大地(简称线对地)的噪声。

我来补充一下EMI滤波器的电路:

EMI基本电路 (原文件名:11H24632VP19205.jpg)
上面的图有两个输入端、两个输出端和一个接地端,使用时外壳应接通大地。电路中包括共模扼流圈(亦称共模电感)L、滤波电容C1~C4。L对串模干扰不起作用,但当出现共模干扰时,由于两个线圈的磁通方向相同,经过耦合后总电感量迅速增大,因此对共模信号呈现很大的感抗,使之不易通过,故称作共模扼流圈。它的两个线圈分别绕在低损耗、高导磁率的铁氧体磁环上,当有电流通过时,两个线圈上的磁场就会互相加强。


两级复合式EMI滤波器 (原文件名:11H24632ZP2KT.jpg)
上图是一种两级复合式EMI滤波器的内部电路,由于采用两级滤波,因此滤除噪声的效果更佳。针对现场存在重复频率为几千赫兹的快速瞬态群脉冲干扰的问题,国内外还开发出群脉冲滤波器,能对上述干扰起到抑制作用。


为减小体积、降低成本,单片开关电源一般采用简易式单级EMI滤波器

单片开关电源一般采用简易式单级EMI滤波器 (原文件名:11H2463294P3H63.jpg)

图(a)与图(b)这样的电路一般在开关电源里很少见(整体效果不好).
图(c)中的L、C1和C2用来滤除共模干扰,C3和C4滤除串模干扰。R为泄放电阻,可将C3上积累的电荷泄放掉,避免因电荷积累而影响滤波特性;断电后还能使电源的进线端L、N不带电,保证使用的安全性。
图(d)则是把共模干扰滤波电容C3和C4接在输出端。这个C3和C4就是Y电容,
 楼主| 发表于 2009-9-20 19:39:03 | 显示全部楼层
谢谢wanyou132关于EMI电路的详细解释。
问题开关电源的EMI电路正如35楼图3(d)的电路。

问题电源输入滤波及桥式整流电路(已修改电解符号错误) (原文件名:P9205337_8x6.jpg)

通过用电流探头检测L线上的电流与纹波电压的关系,进一步明确了异常纹波与二极管导通的关系,如下图(蓝色为L线电流示意,凭记忆绘出)。

纹波与导通电流关系示意图 (原文件名:P9195318_1.jpg)

最大的可能,是整流二极管导通期间引发震荡,通过Y电容注入大地。如果电路的GND与大地(E)联通,干扰便进入了系统。这与电源输出滤波单元无关。
去掉Y电容,异常纹波消失,能证实以上的推测。
EMI电路的作用,简单说是不许L、N线上的干扰进来,也阻止电源的杂波进入L、N 。有关标准中是否涉及:电源是否可以向大地(E)注入杂波?
如果电源会向大地注入杂波,由于在很多应用中,GND与大地(E)连通,而接地电阻也不会是0,这杂波必然会回到系统中。
MW D-60B为什么没有类似杂波,应该是测试的这块电源中,没有相关的震荡产生。是巧合,还是设计,暂时不知。
发表于 2009-9-20 19:48:15 | 显示全部楼层
优秀的技术贴
发表于 2009-9-20 19:51:49 | 显示全部楼层
mark
发表于 2009-9-20 20:13:28 | 显示全部楼层
探头的接地端子真够山寨的。哈哈。

好帖子
发表于 2009-9-20 21:32:39 | 显示全部楼层
LZ把你示波器的地线(PE)和开关电源的地线(PE)断开再测,会有意想不到的东西!!
发表于 2009-9-20 21:45:10 | 显示全部楼层
好帖子,LZ研究得相当透彻!

从LZ的若干实验基本可以判断出以下结论:输出地线上的干扰主要是由于在整流桥导通阶段,原边线圈开关的时候,原边整流电路耦合电容上的纹波电压通过Y电容耦合到地线的。

要想减小这个纹波干扰,可以从整流去耦电路方面想办法,例如减小去耦电容的ESR(最直接的办法是加大电容,不过这是高压电容,成本上未必承受得起),或者是在整流后加一级Pi型LC滤波。

当然,把Y电容放到去耦电感之前,也应该能够减小这个干扰,不过这样一来,尽管内部干扰串进去的机会小了,可是外来干扰串进来的机会就大了,需要仔细权衡。最合适的做法应该是外部电源输入先经过一级共模电感,然后接Y电容,再接一级差模电感,再到整流桥。

嗯,补充一句,这个干扰应该不是什么振荡,就是变压器原边开关产生的。还有一个试验可以证明这个结论,测量不同负载下的输出纹波干扰,如果在轻载下干扰小,重载下干扰大,就更加能够证明上述分析。因为重载时原边线圈的开关电流更大,在耦合电容上会产生更大的纹波电压。
发表于 2009-9-20 21:53:22 | 显示全部楼层
LZ 36楼画的图滤波电容极性反了哦!呵呵
发表于 2009-9-20 22:02:45 | 显示全部楼层
学习!
 楼主| 发表于 2009-9-20 23:48:51 | 显示全部楼层
多谢【42楼】 kyughanum 初级玩家       指出电解电容画法错误。现在已修改好。

【41楼】 Bigbird  多谢你的分析,你的分析更准确。并指出了解决思路。


关于干扰的源头:
PWM开关频率为82KHz。这是方波,包含丰富的频率成分。与线路谐振的频率成分会衰减的很慢。8楼图中的频率约为开关频率的5倍,大约400Khz。

而当将GND与大地(E)连通时,测得23楼波形。可以看出,开关频率为82K,而振荡的展开图如下:

23楼波形展开图 (原文件名:P9195322.jpg)
可以看出,存在一个16.67MHz,及一个约3MHz的振荡。16.67很快衰减,而3MHz延续较久。
这与8楼的约400KHz的频率相差很大。这也说明:GND与大地(E)接通和断开两种状态下,谐振频率发生较大改变。

如同往池塘投入石块,这一震荡,是根源。而传播的涟漪,能传多久,要看传播途径。

我在前边认为震荡源是整流管的导通冲击,应该是错的。
 楼主| 发表于 2009-9-21 00:00:29 | 显示全部楼层
或者,如果能用示波器直接测量两个Y电容器接入点的L、N之间的电压波形,及整流桥后电压波形,或能更准确判断。
发表于 2009-9-21 08:42:19 | 显示全部楼层
学习
发表于 2009-9-21 09:14:10 | 显示全部楼层
好帖
发表于 2009-9-21 09:29:18 | 显示全部楼层
好帖留着慢慢看
发表于 2009-9-21 09:46:48 | 显示全部楼层
楼上的:不懂就别再续了,别搞得走火入魔。
发表于 2009-9-21 09:56:27 | 显示全部楼层
关注
发表于 2009-9-21 09:58:19 | 显示全部楼层
学习,好贴
发表于 2009-9-21 10:05:32 | 显示全部楼层
好帖
发表于 2009-9-21 12:16:59 | 显示全部楼层
好帖
 楼主| 发表于 2009-9-21 12:22:35 | 显示全部楼层
【49楼】 wayhe
积分:81
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等级:------
来自:
楼上的:不懂就别再续了,别搞得走火入魔。



谢谢49楼。老话讲:听人劝,吃饱饭。我听你的。
epm240似乎在6楼已经坦言,自己一向对开关电源没有研究,只是出于无奈(或者还有兴趣),才作了有关测试。
有什么无奈?因无法采购到合适的商品开关电源,所以定制一批。首批50台用着没有问题,虽然对纹波不太满意。第二批,加大订单数量,以为没有问题的。可是陆续有用户反映设备有故障。追查下来,是开关电源的问题。表现为:长时间开机(数小时)后,开关电源会“打嗝”。负载其实不到额定值的30%,不是过载。造成的损失远超开关电源的订购费。召回,换电源。经对电源单独考机,有50%的电源有问题。并搞清楚,第二批的电源与首批的电路是不同的,原因是:厂家技术人员变动,无法再生产,只能换设计。有问题的发回厂家,一个多月后返回,考机,竟然原样!是不是很无奈?找不到直接设计者,你也不可能与销售代表讨论到底咋回事。
所以,感觉还是有必要研究一下开关电源。打嗝的原因大概搞清后告诉了厂家,让他们继续处理。
顺便测试一下纹波的问题。便有了这一贴。只是一个开关电源的门外汉站在窗外向里面观察了一阵子,发现了一点问题的线索。本来,这不是我干的活呀。
如果epm240是吃开关电源这碗饭的,相信会懂得更多。那样的话,就不会在这里发贴了。谁会把自己赖以为生的技术诀窍拿到论坛来呢?

这有一个矛盾:门里边的专业人员,往往不太愿意或者不被允许公开他的资料;门外汉们,从窗口看到的,又只能是局部,只能是事实的一部分。这是我标题的含义。
在电视新闻领域,只有门里边的专业人员才有发言权。门外的,只能看:一部分的事实。这样最和谐。
拜托,在技术领域就不要这样了吧!
发表于 2009-9-21 12:43:38 | 显示全部楼层
没看太懂

楼主 说话到蛮有意思的
 楼主| 发表于 2009-9-21 12:55:09 | 显示全部楼层
欢迎门里的、门外的继续发表看法。
再次感谢41楼 Bigbird 及其他各位发表的建设性意见。
并欢迎【49楼】 wayhe  有空的话稍微指点一下。
发表于 2009-9-21 13:26:15 | 显示全部楼层
学习,好贴
发表于 2009-9-21 14:07:56 | 显示全部楼层
说几点我看到的问题:
1,要测试开关电源建议你准备一个隔离变压器给示波器单独供电,还有示波器的电源地线最好剪掉不要接。
2,测试开关电源输出文波来判断你的电源开关频率是不正确的,像一楼图片这类电源很少做81KHz或以上的,一般就20-40KHz居多,你测试的哪些高频率的波形都是干扰和谐波。
3,从你D-60B的PCB来看是反激工作模式,打嗝主要是取样反馈回路没处理好,在输出使用π型滤波+TL431反馈回路比较容易发生。而且在输出重载向轻载切换时最容易发生。其实就是电源设计问题。
4,开关电源纹波测试可以在网上搜索到一大把的技术文章,我就不啰嗦了。感觉你的电源问题重点也不在纹波。
 楼主| 发表于 2009-9-21 15:45:26 | 显示全部楼层
【58楼】 wayhe


谢谢。wayhe是开关电源行业的吧?

行业内的,行业外的,看法往往有不同:
1,有隔离变压器,就可以测任意两点的电压信号,包括高压部分。没有,最好就只测次级线圈以后的波形。示波器地线不接,可以测到好的波形,但就是忽略了电源注入大地(E)的杂波。这在上面有描述。估计厂家的测试人员也是去掉示波器地线再测试的。如果只是考察电源输出级的滤波效果,这样非常好。如果是为了示波器屏幕上的“好”波形,而对注入大地(E)的干扰无视,则有点掩耳盗铃的意思。
看起来很好,但实际不是这样。天下事,多有雷同。
2,我想你没有仔细看8楼和23楼的波形。特别是23楼的波形。开关频率是82KHz,确定无疑。
3,这一点有启发。我原来以为是初级线圈电流取样电阻温度特性有问题。反馈给厂家看看。
4,这帖可是原创。网络是一大海,这也算半片贝壳。
发表于 2009-9-21 16:52:38 | 显示全部楼层
关注一下。
发表于 2009-9-21 17:05:49 | 显示全部楼层
1、建议你剪掉示波器接地PIN目的有两个:1、是为了安全 2、应对对开关电源初次级地概念不清晰的操作者减少麻烦。
2、你到目前为止还没搞清楚你的波形是哪里来的,其实就是你的示波器测试回路将电源的初次级地“短路了”,你自己想想。
3、你如果还坚持是82KHz,那你测试输出整流二极管两端或则MOS管的栅极上的驱动(注意接地方式)的波形图来看看。
发表于 2009-9-21 17:59:13 | 显示全部楼层
【61楼】 wayhe
其实就是你的示波器测试回路将电源的初次级地“短路了”,你自己想想
................................


我也是很疑惑,到底示波器接底线起什么效果,像你说的电源接地,又把示波器接地,那么电源上面的Y电容的作用是不是被影响了?
平时我们测得时候都没用用示波器地线,因为接错了的话真TMD恐怖,直接把探头上的铁烧掉(注意是铁不是塑料)!
发表于 2009-9-21 20:23:43 | 显示全部楼层
严重关注
发表于 2009-9-21 22:51:43 | 显示全部楼层
【61楼】 wayhe
1、建议你剪掉示波器接地PIN目的有两个:1、是为了安全


    事实并不安全,如果剪掉示波器的外壳地,虽然消除了打火烧探头的隐患,但对生命安全就没保障了,不信你剪掉测下开关波形。
造成的原因是示波器使用方法不正确,正确的测试方法是浮地加通道计算,具体测试方法是:1,用双通道测试,探头地线悬空,通道1接开关波形测试点,通道2接电源的地线。通道1-通道2即测量的开关波形。(这方法也是泰克专家来单位进课时请教的,之前使用方法就是跟61楼的差不多,用的是无安全地线的电源线,结果就是测试的时候不敢碰示波器)。
    电源纹波如果只是测试峰峰值,扫描时间打到mS-S级别就可以了。
发表于 2009-9-22 00:20:29 | 显示全部楼层
开关电源的地比较复杂,说两点:
1.控制板接大地是不规范用法,使开关电源地回路电流更加复杂化。我不明白控制板接大地的意义何在,如果特殊应用,必须接地,那你用开关电源时必须把地线的电流也考虑进去。
2.注意到D60B散热片内部进行了接地,1楼的散热片不知是否在背面进行了接地处理。
 楼主| 发表于 2009-9-23 17:48:20 | 显示全部楼层
有始有终,用【64楼】 cboy12345 所述方法,测量初级线圈回路中这个小电阻两端的电压,也能看出开关频率是82KHz。
看过之后,wayhe 还会坚持原来的若干观点吗?

测 用于初级过流检测的小电阻上的电压 (原文件名:P9225339.jpg)


电阻两端电压波形,可以看出周期为82KHz (原文件名:P9225340.jpg)


波形展开图 (原文件名:P9225341.jpg)
 楼主| 发表于 2009-9-23 18:07:48 | 显示全部楼层

两个通道分别测试滤波电感前后N线上的电压波形。揭示了通过Y电容窜到大地(E)的杂波来源。 (原文件名:P9225356.jpg)


滤波电感前后波形 (原文件名:P9225357.jpg)

黄色的波形,通过Y电容窜到大地。如果系统中的GND与大地相连,则影响系统。
浮地可以避开此干扰。但是,请注意,普通的PC,以及激光打印机这样的外设,GND与大地是相连的。不是任何情况下都能做到浮地。
从电源设计上下一点点功夫就可以减少注入大地的杂波。
测试过的MW D-60B恰好在这一点做得较好。
发表于 2009-9-23 20:10:32 | 显示全部楼层
此贴怎么不顶~
发表于 2009-9-24 11:33:37 | 显示全部楼层
1、从66楼波形看,确实是82KHz,图片也显示他们用大功率的开关管来弥补提升频率所增加的开关损耗,应该是我判断错误。
2、剪掉接地PIN、采用隔离电源、双探棒差分法都是用于达到测试目的,使用的不同方法而已,在不同的条件下有各自的优势,不是对错关系,你若觉得那方法不适用你不用就行了。
3、cboy12345 :“事实并不安全,如果剪掉示波器的外壳地,虽然消除了打火烧探头的隐患,但对生命安全就没保障了,不信你剪掉测下开关波形。”如果你一定要这样说的话,那你接触开光电源和测试开关电源都是有“生命安全”,因为接触示波器的探棒接头“地”和触摸到PCB板上的带电焊盘效果是一样的(即使你使用了隔离变压器),都会危及生命。如果明知有电你还要摸那是你自己的问题。
4、如果你觉得Y电容和接地引入了干扰和噪音,你可以发表论文建议所有开关电源厂家取消Y电容(还可以节省不少RMB)。
 楼主| 发表于 2009-9-24 12:35:51 | 显示全部楼层
【49楼】 wayhe
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楼上的:不懂就别再续了,别搞得走火入魔。  


请教wayhe:到目前为止,你是否认为49楼的观点应该稍作调整?
发表于 2009-9-25 15:28:38 | 显示全部楼层
好,忘记接地线。经常这样!
发表于 2009-9-25 17:40:13 | 显示全部楼层
长知识了,好。
发表于 2010-2-4 14:56:10 | 显示全部楼层
长知识了
发表于 2010-2-4 16:06:02 | 显示全部楼层
呵呵,不错的技术分析贴,测试方法还是很重要
发表于 2010-2-5 03:04:39 | 显示全部楼层
强帖留名。
发表于 2010-2-5 03:41:55 | 显示全部楼层
mark睡醒了看
发表于 2010-2-5 04:20:41 | 显示全部楼层
回复【58楼】wayhe
说几点我看到的问题:
1,要测试开关电源建议你准备一个隔离变压器给示波器单独供电,还有示波器的电源地线最好剪掉不要接。
2,测试开关电源输出文波来判断你的电源开关频率是不正确的,像一楼图片这类电源很少做81KHz或以上的,一般就20-40KHz居多,你测试的哪些高频率的波形都是干扰和谐波。
3,从你D-60B的PCB来看是反激工作模式,打嗝主要是取样反馈回路没处理好,在输出使用π型滤波+TL431反馈回路比较容易发生。而且在输出重载向轻载切换时最容易发生。其实就是电源设计问题。
4,开关电源纹波测试可以在网上搜索到一大把的技术文章,我就不啰嗦了。感觉你的电源问题重点也不在纹波。
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wayhe 大大列出的幾點應該都是正確的.
其實問題點只是在所謂的"地" 認知的問題,wayhe 已說 "示波器的电源地线最好剪掉不要接" ,我也常勸人把地剪掉,因為一般人在測有隔離的電子設備都還好,但如果是測工業電源就是一件很危險的事,因為有很多東西對"地"認知是不一樣的,以前我看過有人用HP的示波器測電源,因沒剪地pin 導致地與火線短路. 所以要剪, 但是要問那HP 留地PIN 是為什麼? 這個可能可以自己想一下.
   設備的"地"都接在一起,干擾會少嗎? 不會的,一樣. 其實接地最重要的目的是"防電觸"而已,沒有"干擾少" ,"..." 等理由.
如果說示波器的地在那裡? 其實就是探棒的"-"端,那就是地. 想想打雷,如果打到汽車,人在裡面,會怎樣嗎?不會的,因為你沒接地(這樣說好了), 所以人不會怎樣,但是如果人站在地上(接地了) ,可是你卻燒焦了. 所以"地" 是什麼,要說地,不如說電位差.
  電源的雜訊要消除掉,其實很難有定論,一般50mV~100mV都是可接受的. 這裡討論的雜訊跟使用的穩定是沒什麼關係的,電源要測好不好除了測高低溫,滿載,跟動態負載穩定,Ripple等就可以了,其它是比較小的注意事項.

說明一下,問題
"最大的可能,是整流二极管导通期间引发震荡,通过Y电容注入大地"
應該不是這個問題,是整流二极管导通期,二极管兩端訊號是一樣的,不導通,是一個小電容到示波器.
发表于 2010-2-5 08:27:09 | 显示全部楼层
学习了!!!
发表于 2010-2-5 09:28:39 | 显示全部楼层
coooool~~
mark
发表于 2010-2-5 09:40:41 | 显示全部楼层
记号,好贴!
发表于 2010-2-5 09:57:10 | 显示全部楼层
渴了
发表于 2010-2-5 10:04:59 | 显示全部楼层
好贴!mark!
发表于 2010-2-5 10:27:05 | 显示全部楼层
回复【楼主位】epm240
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求教楼主,偶只是个使用者,求推荐,能过滤工频和纹波的直流稳压电源(ac-dc),15V的

谢谢!!

感激不尽!
发表于 2010-2-5 17:00:55 | 显示全部楼层
精华啊。。精华。。楼主哪里的啊,哪天我做个开关电源给你试试
发表于 2010-2-5 23:21:27 | 显示全部楼层
不是很了解开关电源,但是记号还是要留一个的
发表于 2010-2-6 00:08:29 | 显示全部楼层
好好分析学习
发表于 2010-2-6 00:28:47 | 显示全部楼层
【69楼】 wayhe
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1、从66楼波形看,确实是82KHz,图片也显示他们用大功率的开关管来弥补提升频率所增加的开关损耗,应该是我判断错误。
2、剪掉接地PIN、采用隔离电源、双探棒差分法都是用于达到测试目的,使用的不同方法而已,在不同的条件下有各自的优势,不是对错关系,你若觉得那方法不适用你不用就行了。
3、cboy12345 :“事实并不安全,如果剪掉示波器的外壳地,虽然消除了打火烧探头的隐患,但对生命安全就没保障了,不信你剪掉测下开关波形。”如果你一定要这样说的话,那你接触开光电源和测试开关电源都是有“生命安全”,因为接触示波器的探棒接头“地”和触摸到PCB板上的带电焊盘效果是一样的(即使你使用了隔离变压器),都会危及生命。如果明知有电你还要摸那是你自己的问题。
4、如果你觉得Y电容和接地引入了干扰和噪音,你可以发表论文建议所有开关电源厂家取消Y电容(还可以节省不少RMB)。

没想这儿还有自己的回贴,呵呵,就上面的3说下吧。估计你用的是现在的全是塑料外壳的数字示波器,不是早期金属外壳加金属旋钮的那种模拟示波器了。我是根据我的经历说的。那时,用的就是无接地的电源线测开关波形。连示波器的扫描时间,幅度都不能调。触电啊,并不是有意去触电啊,也怪我没说清楚。不信找个老式示波器试下。不过现在全塑料的也就不存在这个问题了。
发表于 2010-2-6 09:25:26 | 显示全部楼层
mark
发表于 2010-2-6 09:47:05 | 显示全部楼层
mark,学习
发表于 2010-2-6 12:05:00 | 显示全部楼层
MARK
发表于 2010-2-6 13:27:08 | 显示全部楼层
要想获得一个具有实际意义的测试结果,不是简单的依靠示波器就可以的。想想EMI/EMC实验室的投资就知道了。
只要选购正规厂家的通过UL/CSA认证的产品即可。
至于干扰,我并不认为楼主的测试结果具有一般意义,事实上,绝大多数的设备用这样的电源也可以工作得很好。开关电源在系统的稳定性中确实有一定影响,但是并不是太多。很多时候,PCB设计甚至在原理图阶段并没有较好的进行EMC兼容设计。尤其是在较大的系统中。
由于工作原因,我接触电信行业较多,GSM、CDMA发射机和各种光端机、微波设备内部多用FPGA进行处理,一般来说,其对电源要求应该较高,可实际上,通信用开关电源的文波普遍在100mv左右,同楼主测量的差别不大。
我认为,更关键的是,系统的“地”设计。实际上,就是信号完整性的问题。地线不是万金油,不是接了就能解决问题的。如果不恰当的连接地线,甚至会引起故障。
开关电源工作在较高的dv/dt下,不可能不产生电磁辐射,甚至高速CPU、FPGA在进行任务切换时,其消耗的电流瞬变,也可以视作一种干扰。所以,在较多FPGA进行任务量波动较大的设计时,最好的办法是单独为每一个FPGA/CPU配置独立的电源IC。
好的电源在于,尽可能低的产生干扰,尽可能高的抑制干扰能量。采用诸如ZVS、ZCS等技术可以显著减低干扰的产生,采用平均电流控制方法能够在提高控制环路的带宽的前提下,提高电路的抗干扰能力。但是这些技术往往都会增加成本,所以在较小功率的产品中或者价格敏感的产品中很难看到。
对于无法避免产生的干扰能量,要尽量防止它影响其他电路(包括负载),就要使干扰的能量得到消耗。这里就是EMC策略,比如共模滤波器和差模滤波器的应用,多应用在电源的输入端,但是实际上在电源的输出端也同样需要这样的措施。但是受限于成本,很少见到如此设计。但是通信电源却几乎是必加的---估计这也是较大的不同点吧。当然了,对于通用设计的电源,则需要负载自己来决定是否增加这部分电路,除非在设计中有明确的要求,否则电源工程师是不会去考虑这部分问题的。
楼主可以这样做一个实验,在输出端增加若干LC滤波,看看纹波是否还在。我先断言,纹波还是有的。
电源中产生干扰的地方主要是开关管的电流通路,他通过开关管与散热器之间的电容耦合到散热片上,而散热片则通过机壳对外输出干扰,还可以通过高频变压器的分布电容耦合到输出端,这些都需要在恰当的位置增加滤波器来抑制他们对外,这就是xy电容的作用。而对于不同用途的产品,其指标也会有所不同。比如用于医疗及宇航用途的往往具有最高级别的要求。对于普通民用产品尤其是消费类产品,受限于成本,只能降低指标。
说了这么多,其实也没什么实际内容,希望不要误导大家。
建议楼主在板上增加一组共模-差模滤波器。
还有,开关电源与示波器是冤家……
发表于 2010-3-20 12:54:55 | 显示全部楼层
学习了
发表于 2010-3-20 14:14:30 | 显示全部楼层
精彩!
发表于 2010-3-20 14:30:53 | 显示全部楼层
学习了。
发表于 2010-3-20 17:43:42 | 显示全部楼层
请教一下楼主,测纹波的时候,示波器的触发该怎么设置?
发表于 2010-3-20 17:58:07 | 显示全部楼层
好贴一定要留名标记
发表于 2010-3-20 23:47:27 | 显示全部楼层
马克
发表于 2010-3-20 23:49:58 | 显示全部楼层
emp240确实进入了误区,多路输出电源,一定要负载平行才能得到较好的纹波,我是做电源的,你可以用一个单路输出的电源试试,而且开关电源是不能直接接单片机的,一定要加一个7805后才能用,如果不加,单片机铁定是会被干扰死机的
发表于 2010-4-15 09:49:58 | 显示全部楼层
我试过了,不加7805直接接单片机,没事呀!挺好的,工作也没问题呀!楼上的实验过了再发表。
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