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答题 | 电容配得好,纹波自然小!

一博科技 2020-09-25 14:00 发文


上期话题

电容配得好,纹波自然小!

(戳标题,即可查看上期文章回顾)


问答

造成电源纹波大的因素,大家想到有哪些方面吗?



感谢各位网友的回答,其实这个问题算是挺开放的,可以说的方面有很多,高速先生在这里谈一下我们的想法:


1,从测试本身来说的话,测试其实也是有讲究和有误差的, 我们首先要知道,我们测试的是纹波,而不是噪声,因此业界的标准是把示波器的带宽限制在20MHz,如果不限带宽的话,测试出来的纹波就会变大。另外从探头来说也要注意几点,首先是衰减的选择,最好使用1比1的探头,这样不要放大很大的噪声,另外探头的回路电感不要太大,也就是信号和地的环路不要太大,不然探头本身也会引入噪声,另外在显示上,把量程放小一点相对比较正确。


2,从PCB设计来看的因素也很多,例如电源平面的布局布线不合理,电容的位置设计不合理,电容的容值选择不当都会导致PDN阻抗在频段内无法满足要求;


3,器件本身的问题,例如某款电源芯片的开关频率刚好处于和PDN阻抗谐振的频段,另外就是电容电感这些器件有性能的误差;


4,另外还有其他的一些因素,例如硬件方案阶段对电流的预计有误差,把电流估计过小,因此导致设计的裕量不足,纹波比预想的要大。


总之电源纹波的控制是方方面面都需要做好的过程,除了我们能保证的PCB之外,硬件工程师和测试工程师也需要共同协作,才能把纹波控制好哈!



(以下内容选自部分网友答题)

电源纹波的来源有输入的低频纹波;高频纹波;寄生参数引起的共模纹波噪声;功率器件开关过程中产生的超高频谐振噪声;闭环调节控制引起的纹波噪声等等。电容的种类选择容值选择,数量,摆放位置,布局布线也与之相关,还有就是有时看到的电源纹波大可能是假象啊,与你的测试探头测试方法没准有很大关系的。

@ 杆

评分:2分

Why电源纹波超标。1a.是假预警吗?该产品是硬件和测试同事在防ESD测试室严格按照相关SOP准备(带宽、AC耦合、1比1探头、104电容)、操作(电源输出口)、读数(幅度分辨率)且有领导签字,说明预警公正准确。1b.电源及回路配置问题?Why  1b。2a.电源的PSRR系数太小吗?电源功率按照芯片功耗加余量配置,滤波输出电容同手册建议。2b.不是电源问题那是回路PDN阻抗太大吗?Why  2b。3a.回路上电源平面分割,并用磁珠隔离,线路板叠层错误电源层与地层相距太远,造成回路寄生电感增大。3b.仅使用厂商电容模型RLC参数,没有充分考虑电容的安装电感,导致仿真结果与实际有很大差别。3c.设计时好大喜功,没有按照文章中的建议做好自己的事,结果屋内(有效频带)问题没有解决好,屋外收益甚微。

@ 山水江南

评分:3分

1、电源布局不合理,如反馈电路远离反馈引脚。2、电容太小。3、电源电路或走线离数字电路或高频走线太近。4、电源路径太窄 

@ 涌

评分:2分

频域直观原因:该频段电源阻抗大  △v=△i*r  得出该频段电压纹波超标   所以要添加该频段电容降低该频段阻抗。请教下“纹波基本满足了5%的波动要求”这句话中5%的来源是哪里呢?是经验还是根据负载手册要求?  

@ 刘浩

评分:1分

电容本身的电容,本身的寄生电感和布线扇出的寄生电感,芯片用电的电流变化率都会影响电源纹波 

@  Alan

评分:2分

电源纹波是由纹波电流作用在输出电容上产生的,纹波大小与纹波电流大小直接相关,所以减少纹波有如下几个方面参考:
1.提高开关频率,2.增加电感感值,3.选用低ESR电容例如MLCC或多颗电容并联,4.增加容值也可降低纹波,但作用有限,一般选取前三种策略降低纹波;
好的电源设计不能单纯考虑降低纹波,要综合考虑:效率,动态响应,空间,成本等各个因素。

@ 宾戈拉

评分:2分

造成电源纹波大的因素主要有以下方面:【1】、电路设计方面:开关电源纹波的产生其中一个主要因素在于MOS管的开通关断。因此可以在MOSFET部分设计吸收开关尖峰脉冲的电路。尽量优化设计,减少纹波。【2】、前端连接线和地环路的长度:长的地环路会拾取更多开关电源的电磁辐射以及地噪声,因此需要使用尽可能短的地线连接。【3】、测量方面:示波器探头的衰减比也有影响,尽量使用1:1衰减比的探头。【4】、带宽限制:很多电源纹波噪声测试场合使用20MHz的带宽限制。设置合适的带宽限制可以滤除额外噪声。【5】、测量量程:通常会在小量程档下(比如10mv/格或20mv/格)进行电源纹波的测试。很多时候会使用示波器的AC耦合功能把直流隔离掉再进行纹波噪声测试。【6】、输入阻抗:很多示波器有50欧姆和1  M欧姆的输入阻抗选择,通常示波器连接大部分无源探头时都会自动把阻抗切换到1M欧姆,只有连接有源探头或同轴电缆时才可以设置为50欧姆输入阻抗。

@  龍鳳呈祥

评分:3分

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