如何去测试“高频开关电源”噪声
时间：2020-10-20 19:41:42
这篇文章以实际测试案例说明了测量电源纹波和测量电源噪声在示波器带宽要求上的不同及不同带宽所引起的测量结果的巨大差异。文章给出了坚硬的结论和测量结果。
项目描述
硬件系统电路的很多社会问题都和电源进行相关，好的电源模块设计企业对于我们整个教学硬件电路至关重要；这篇文章是从一个实际的案例来谈一谈如何通过使用示波器较准确的测量电源的噪声。
其措施是在市场上购买 ipad 扩张外围设备。通过在设备上安装一个应用程序，并在充电端口增加一个外围模块，该设备扩展了 ipad 的容量。
这一款设备以及所用的存储工作介质是MicroSD卡。我们对其中MicroSD卡存储系统部分的信号可以进行分析检测，检测技术这一重要部分控制回路设计是否能够符合SD规范。在使用通过示波器检测SDVCC电压的时候，根据对电源纹波的测量发展经验，测量一个电源纹波一般应限制20MHZ带宽。但使用20MHZ带宽资源限制与全带宽500MHZ测量的值差别具有很大。那么，在此处需要测量SDVCC的电压，是否企业应该把带宽能力限制在20MHZ？
问题解决
此电路非常简单，就是通过IPAD的供电口以及数据传输线对产品进行扩容；首先来测量产品给SD供电的电压波形。按照存储芯片MicroSD卡供电要求的范围：2.7V-3.6V；不允许超出此范围，否则，芯片在不稳定的电压下工作会有比较大的风险，甚至会对卡片的正常工作带来影响。
首先要考虑的是示波器的设置，是否需要20mhz 的带宽限制？详细的使用环境见下图:
刚刚引出的端口IPAD可以作为电源的来源，当在末端通过后端的外围模块测试时，电源通过PC B线，包括一些芯片电路，应该有高频噪声。 如果采用20MHZ的带宽限制，则将原来属于模块的噪声过滤掉。 因此，我们进行了比较试验，以验证：
第一步，我先验证IPAD的供电端在工作时的输出，如下图：
通过企业直接进行验证IPAD的输出口的电压,保证源端的供电是正常的；通过分析测试，我们发现在源端测量的电压值在3.4V（500MHZ带宽可以测量）左右，峰峰值达到最大29mV，是非常具有稳定的供电；
因此，能够排除供给源端，接下来，我们通过在电源引脚SDVCC MicroSD卡测量时，所述电压的整个模块后直接如下图所示：
当我们在图片上的点进行测试时，我们发现高频开关电源上存在相当大的噪声，使电压超过规范要求的范围，最大值达到3.814V，峰值达到854mV；。 最大值为854
但当我们将示波器进行设置为20MHZ带宽的时候，高频电子开关控制电源变的非常好，完全在供电企业要求的范围内；
作为测试频率切换电源纹波期间本文中所描述，在开始时，在该高频开关电源不测量，而是噪声。类似的频率开关电源这样的电压测量，根据带宽限制20MHZ，测量和分析测试将带来假（因为相对大的噪声/电压波动的存在），示波器前端滤波，产物将呈现本身滤除噪声;因此，我们采用500MHZ测试的全部带宽;
但是，通过分析以上的测试工作方式以及是否可以真实情况反映了产品的噪声大小？另外，采用标配的无源探头进行管理测试会对测量研究结果我们带来多大的偏差？是否在可接受的范围内？还需要进一步的验证；
我们采用了不同接地环路对相同的测试点进行了测量。带弹簧地的测试回路减少了信号的回流路径，测试结果会比直接用原来标配的6英寸的效果要好些，但二者的差别较小，而测出来的3.8V的最大值似乎不够准确（经验判断）；之前在示波器操作培训时也了解到示波器标配的10:1的无源探头会对信号测量带来较大的偏差，10:1的衰减会将示波器的底噪提高10倍；因此，我们将采用1:1衰减，50欧姆的同轴线缆对产品再次进行测量，以保证准确的反映产品的真实状况，以便于对测试结果进行分析，如下图：
使用1：1同轴电缆可以减少信号传输的路径，此外，示波器直接设置为1：1衰减，避免了软件算法放大示波器的底部噪声，从而带来最精确的测量结果；
的使用同轴电缆，3.645V的最大值，比测得的值差无源探头3.814V 0.169V测试的结果。它被认为是在需要使非常精确的测量时被测量同轴电缆应选择以尽量减少测量误差。
总结
本文主要是从测试的角度来分析研究讨论我们应该学习如何去测试“高频开关电源”噪声。通过一个以上数据分析企业可以根据得出以下结论：
1.如果测试方法根据常规频率切换电源纹波，20MHZ直接选择测试的带宽，将不能准确反映高频开关电源的真实状态。在类似措施监控高频开关电源电压，考虑到从其他的高频噪声的干扰，不能限制示波器20MHZ的带宽。测试的高频开关电源电压波动应选择如何带宽，具体问题具体分析，正确地测量的脉动或噪声被确定，如何设置相应的所选择的示波器。
2.如需要我们更加具有精准地测量，需要不断减小示波器10:1无源探头带来的误差分析影响，应使用1:1衰减的同轴线缆企业进行数据测量。
