开关电源的峰峰值输出电压测量
本文由 Magna-Power Electronics 撰写，最初发表于 IEEE Power Electronics Magazine 2014年6月第1卷第2期。
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 的量级，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十分困难，取决于在电源输出连接处物理位置上精心放置低阻抗电容器。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，共模电噪声会进一步使测量过程复杂化。对于具有隔离输出的电源，内部杂散电容导致输出端子相对于地的电压发生变化，主要在开关频率处。在输出端子与地之间施加电容器有助于抑制这些电压，但与开关瞬变一样，它们难以管理。
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入示波器的技术。不能使用带有传统地线的示波器探头。地线夹连接到电源输出端子所形成的区域构成一个容易受到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，会大幅夸大读数；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地线连接、到输出母线的短 BNC 连接，以及探头电缆中的集成同轴共模滤波器。即使采取了上述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。任何由此产生的错误信号可以通过调整共模滤波器和物理移动连接到示波器的引线来最小化。
Magna-Power Electronics 历来的立场是不公布输出峰峰值电压的限值；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。
