电源纹波与噪声测量

开关电源利用功率半导体在导通和截止状态之间切换。结合无源滤波器，通过定义开关状态的通断周期，可以产生不同幅值的波形。高效的功率转换要求开关周期在25至500 ns量级，这会在电源输出端子处产生不需要的电压瞬变。硅二极管在电流反向恢复期间也会产生额外的瞬变。降低开关电压瞬变的幅值较为困难，需要在电源输出连接处精心放置物理位置靠近的低阻抗电容器。测量这些瞬变需要特殊的设置才能获得可重复的结果。

除了差分测量的挑战之外，共模电气噪声会进一步增加测量过程的复杂性。对于具有隔离输出的电源，内部杂散电容会导致输出端子相对于地的电压发生变化，主要发生在开关频率处。在输出端子与地之间连接电容器有助于抑制这些电压，但与开关瞬变一样，它们难以控制。

在高共模电压下测量开关瞬变需要具有足够带宽的示波器和探头，以在高共模抑制比条件下测量快速瞬变信号。其次，更重要的是将信号馈送到示波器的技术。不能使用带有传统接地引线的示波器探头。接地夹与电源输出端子之间的连接区域形成一个容易受杂散磁场影响的环路。由输出母线和连接负载的导线中的di/dt产生的磁场会极大地夸大读数；读数误差可达数个数量级。

图1展示了电气测量方法和EMI来源。图2展示了Magna-Power Electronics使用的物理测试夹具。该测试夹具利用探头尖端的接地连接、与输出母线的短BNC连接，以及探头电缆中集成的同轴共模滤波器。即使采取了妥善措施来正确测量峰峰值输出电压，一个有用的步骤是首先通过短接BNC连接并从电源上断开一根引线来进行共模测量。由此产生的任何错误信号可以通过调节共模滤波器和物理移动连接到示波器的导线来最小化。

Magna-Power Electronics一贯秉持不公布输出峰峰值电压限值的立场；我们转而规定输出均方根电压纹波。峰峰值输出电压测量需要一套客户难以复制的设置。