電源測試：噪聲測量

作者：Bob Hanrahan德州儀器

上次，我發(fā)表了關(guān)于“如何測試電源設計”三篇文章中的第一篇：電源測試，效率測量，主要介紹有關(guān)測試的基礎知識，包括必要設備以及如何準備用于測試的電路等。此外，我還介紹了如何精確測量啟動(dòng)時(shí)間、電流限值以及電源效率。

今天，我要談?wù)勗跍y試電源性能時(shí)需要考慮的另一個(gè)重要指標：噪聲測量。

電源噪聲從何而來(lái)？

電源噪聲的生成有多種不同的來(lái)源。與任何一款放大器一樣，電源也會(huì )產(chǎn)生各種不同類(lèi)型的噪聲，而開(kāi)關(guān)模式設計還需要處理其發(fā)生的固有開(kāi)關(guān)噪聲。開(kāi)關(guān)電源不但可通過(guò)設計，最大限度地降低其開(kāi)關(guān)噪聲，而且還可納入輸出濾波器，進(jìn)一步降低該噪聲。但只有經(jīng)過(guò)實(shí)際測量后才能確切知道電源所產(chǎn)生的噪聲級別。

瞬態(tài)紋波噪聲

為何要測量噪聲？

任何系統內的偏置電壓正如我所認為的那樣，可將其看作電氣電路的基礎。所有系統都能夠與這些電源相連，而且必須解決與其相關(guān)的噪聲問(wèn)題。如果從電源生成（或通過(guò)）的噪聲超出了電路的承受范圍，系統會(huì )自動(dòng)發(fā)生故障。噪聲問(wèn)題在于它可能不會(huì )（至少不會(huì )總是）造成災難性故障問(wèn)題，但有時(shí)會(huì )引起間歇性錯誤，而在具有一系列典型組件值的特定環(huán)境中進(jìn)行徹底系統測試時(shí)，這種錯誤可能并不明顯，但隨后會(huì )引起各種問(wèn)題。在某些情況下，我發(fā)現所編寫(xiě)的軟件補丁可用來(lái)“掩蓋”臨時(shí)系統錯誤，而這些錯誤的本質(zhì)原因有可能就是電源噪聲問(wèn)題。對于在電源中可能已經(jīng)解決的問(wèn)題，用軟件對其進(jìn)行修復是否是最佳的方法？我不敢茍同，但我不想把話(huà)題轉到理念討論上來(lái)，還是留著(zhù)在后續文章《修復錯誤，軟硬件對比》中討論該問(wèn)題吧……

我有時(shí)會(huì )發(fā)現噪聲電源設計會(huì )導致系統無(wú)法通過(guò) EMI 測試，減緩產(chǎn)品發(fā)布。如果能夠在設計進(jìn)程早期進(jìn)行適當的測試并解決噪聲問(wèn)題，這些減緩就有可能避免。當涉及偏置模擬電路時(shí)，電源噪聲會(huì )導致系統性能低下，可能會(huì )降低產(chǎn)品的最終客戶(hù)價(jià)值。仔細想想某些傳感器模擬信號路徑上的電源問(wèn)題。在這類(lèi)系統中，噪聲將直接影響系統靈敏度，噪聲底限越高靈敏度就越低。如果設計人員能夠花些時(shí)間對電源產(chǎn)生的噪聲進(jìn)行實(shí)際測量與分析，他們既可接受這種性能，也可經(jīng)常進(jìn)行修改，避免隨后出現系統級問(wèn)題，而且這樣幾乎不會(huì )產(chǎn)生額外的成本。電源的測試及可能存在的修改成本通常遠遠低于后續系統級調試與修改成本，或遠遠低于產(chǎn)品發(fā)布后性能不佳所帶來(lái)的損失。

正是這種注重細節的態(tài)度決定了一般產(chǎn)品與性能最高、可靠性最高產(chǎn)品之間的區別。