news 2026/9/28 18:28:28

开关电源输出纹波示波器测试设置规范

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张小明

前端开发工程师

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开关电源输出纹波示波器测试设置规范

前言

文件版本:V1.0

编制目的:明确电源输出纹波测试中交流耦合(AC档)、20MHz带宽限制的定义、原理与执行要求,统一测试条件,保证测试数据可对比、可复现

适用范围:DC-DC、开关电源模块、板载电源输出纹波常规测试(对标Intel ATX等行业通用规范)

1 术语定义

1.1 纹波(Ripple):直流输出上叠加的、由开关周期产生的周期性交流电压波动,为电源固有低频周期性分量。

1.2 噪声(Noise):包含开关边沿高频尖峰、PCB反射、空间EMI辐射引入的非周期性高频干扰。

1.3 AC耦合(交流耦合):示波器通道内置隔直电容,阻断直流分量,仅允许交流信号通过,属于高通模式。

1.4 带宽限制(Bandwidth Limit):示波器通道低通滤波功能,滤除设定截止频率以上的高频信号。

1.5 PARD:纹波+全部高频噪声(全带宽条件下测量),区别于常规指标定义的纹波。

2 测试设备与配件清单

名称用途关键要求
数字示波器主设备,采集纹波波形、读取Vpp峰峰值通道支持AC耦合,可开启20MHz带宽限制;带宽≥100MHz
无源电压探头信号拾取优先使用1×档位;配套弹簧地针,验收测试禁止使用长鳄鱼夹地线
直流电子负载为被测电源提供负载可设置空载、半载、满载等工况,纹波测试需在规定负载条件下进行
直流稳压源(可选)给被测电源板/DCDC提供输入电压模拟低压、额定、高压输入工况
辅助配件测试配套探头校准螺丝刀、绝缘探头帽

3 强制测试配置要求

常规输出纹波指标验收测试,示波器通道应满足:

  • 耦合模式:AC交流耦合

  • 带宽限制:开启,截止频率20MHz

  • 探头:无源电压探头,优先使用1×档位;采用弹簧短地针,禁止使用长鳄鱼夹地线

  • 测试点:电源输出端滤波电容两端

说明:本配置对应行业芯片规格书、电源模块规格书中默认的纹波指标测试条件。

4 交流耦合(AC档)设置说明

4.1 作用

隔离输出直流主电压,只采集叠加在直流电平之上的mV级交流纹波分量。

4.2 原理

AC耦合通道串联隔直电容,阻断直流分量,仅让交流波动信号进入示波器采样电路;可将示波器垂直档位设置为5mV/div、10mV/div等高灵敏度档位,放大观察微小纹波波形。

4.3 不采用DC耦合的风险

被测电源直流电压通常为3.3V/5V/12V等级,纹波仅数十mV。若使用DC耦合,示波器垂直量程必须放大以容纳直流电平,微小纹波会被压缩,波形细节无法分辨,极易造成测试误判。

4.4 注意事项

AC耦合为高通特性,会衰减极低频慢漂移信号;若需同时观测直流电压跌落、负载瞬态压降,应切换至DC耦合。

5 20MHz带宽限制设置说明

5.1 作用

滤除20MHz以上的高频尖峰与空间辐射噪声,仅保留开关电源主开关频率及其主要谐波分量,得到规范定义的纹波数值。

5.2 原理

常规开关电源开关频率多为数百kHz~2MHz,其主要谐波能量集中在20MHz以内;高于20MHz的信号多为开关边沿振铃、线路反射、空间电磁干扰,不属于标准定义的纹波,属于额外高频噪声。

5.3 不开启20M带宽限制的风险

示波器全带宽模式会采集全部高频噪声,测得峰峰值会显著虚高,该数值为PARD(纹波+噪声),不能直接与规格书20MHz条件下的纹波限值对比,不同测试人员、不同测试环境下数据不具备可比性。

5.4 适用边界

若测试目标为电源总噪声、EMI相关噪声评估,可关闭带宽限制,采用全带宽测试并在报告中注明测试条件。

6 进阶测试方案说明

高精度低噪声电源轨测试,可选用差分电源轨探头,仪器底噪更低,适合mV/μV级超低纹波测试;量产常规验收一般无需使用。

7 测试报告标注要求

测试记录、报告中必须写明通道配置:

示波器:AC耦合,带宽限制20MHz,无源探头1×,弹簧短地测试

未标注该条件的纹波测试数据,不作为指标判定依据。

8 版本修订记录

V1.0|2026-09-27|首次发布,明确AC耦合、20M带宽的规范要求、测试设备、原理


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