開關(guān)電源(SMPS)憑借高效、小型化的優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備中。但開關(guān)電源在工作時，因高頻開關(guān)動作、元器件特性等因素，容易產(chǎn)生噪聲。這些噪聲不僅會影響自身性能，還可能干擾周邊電子設(shè)備，因此準(zhǔn)確測量開關(guān)電源中的噪聲至關(guān)重要。下面將詳細(xì)介紹測量開關(guān)電源噪聲的相關(guān)知識和具體方法。

噪聲的分類

在測量開關(guān)電源噪聲前，需先明確噪聲的類型，不同類型的噪聲特性不同，測量方法也有差異。開關(guān)電源中的噪聲主要分為傳導(dǎo)噪聲和輻射噪聲。

傳導(dǎo)噪聲是通過電源的輸入線或輸出線傳播的噪聲，又可分為共模噪聲和差模噪聲。共模噪聲是指兩條電源線與地之間的噪聲，其特點(diǎn)是在兩條線上對地呈現(xiàn)相同的噪聲信號;差模噪聲則是兩條電源線之間的噪聲，信號在兩條線上呈現(xiàn)相反的極性。

輻射噪聲是通過空間以電磁波形式傳播的噪聲，由開關(guān)電源內(nèi)部的高頻開關(guān)電路、變壓器、電感等元器件產(chǎn)生。這類噪聲的傳播不受導(dǎo)線限制，測量難度相對較大。

測量前的準(zhǔn)備

儀器設(shè)備準(zhǔn)備

測量開關(guān)電源噪聲需要用到相應(yīng)的儀器設(shè)備，常用的有示波器、頻譜分析儀、電流探頭、電壓探頭、LISN(線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò))等。

示波器用于觀察噪聲的時域波形，能直觀顯示噪聲的幅度、頻率等信息;頻譜分析儀可對噪聲進(jìn)行頻域分析，確定噪聲的頻率成分和強(qiáng)度;電流探頭和電壓探頭用于采集噪聲信號;LISN 則用于穩(wěn)定電源阻抗，為傳導(dǎo)噪聲測量提供標(biāo)準(zhǔn)的測試環(huán)境，保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和重復(fù)性。

測試環(huán)境準(zhǔn)備

為確保測量結(jié)果的可靠性，需營造合適的測試環(huán)境。測試場地應(yīng)遠(yuǎn)離強(qiáng)電磁干擾源，如大功率電機(jī)、高頻設(shè)備等。同時，測試臺面最好采用金屬材質(zhì)，以減少外界電磁輻射的影響。此外，測量時需保證儀器設(shè)備接地良好，避免接地不良引入額外噪聲。

被測樣品準(zhǔn)備

在測量前，要對開關(guān)電源進(jìn)行正確的連接和設(shè)置。按照開關(guān)電源的額定參數(shù)接入輸入電壓，連接好負(fù)載，確保開關(guān)電源工作在正常狀態(tài)。同時，檢查連接線是否牢固，避免因接觸不良影響測量結(jié)果。

具體測量方法

傳導(dǎo)噪聲測量

傳導(dǎo)噪聲的測量需借助 LISN，將 LISN 串聯(lián)在開關(guān)電源的輸入線與電網(wǎng)之間。LISN 能為噪聲提供一個穩(wěn)定的阻抗，同時將電網(wǎng)的干擾與被測噪聲隔離。

測量共模噪聲時，將電壓探頭分別連接到 LISN 的共模測試點(diǎn)，通過示波器或頻譜分析儀讀取噪聲信號。測量差模噪聲時，把電壓探頭連接到 LISN 的差模測試點(diǎn)進(jìn)行測量。在測量過程中，要注意探頭的連接方式，避免引入干擾。

輻射噪聲測量

輻射噪聲的測量相對復(fù)雜，通常有兩種方法：天線法和近場探頭法。

天線法是利用天線接收空間中的輻射噪聲，通過頻譜分析儀分析噪聲的頻率和強(qiáng)度。測量時，將天線放置在距離開關(guān)電源一定距離的位置，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整天線的高度和方向，以獲取準(zhǔn)確的測量結(jié)果。這種方法適用于測量較遠(yuǎn)距離的輻射噪聲。

近場探頭法用于測量開關(guān)電源附近的輻射噪聲，近場探頭可分為電場探頭和磁場探頭。將探頭靠近開關(guān)電源的元器件，如變壓器、電感、開關(guān)管等，通過示波器或頻譜分析儀觀察噪聲信號。該方法能準(zhǔn)確找到噪聲源的位置，便于后續(xù)的噪聲抑制。

測量數(shù)據(jù)的分析與判斷

測量完成后，需要對獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。將測量得到的噪聲幅度、頻率等參數(shù)與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對比，判斷開關(guān)電源的噪聲是否符合要求。

在時域分析中，通過示波器觀察噪聲波形，若噪聲幅度超過規(guī)定值，說明開關(guān)電源存在噪聲超標(biāo)問題。在頻域分析中，頻譜分析儀可顯示噪聲在不同頻率下的強(qiáng)度，能清晰發(fā)現(xiàn)噪聲的主要頻率成分，為噪聲抑制提供方向。

降低噪聲的建議

如果測量發(fā)現(xiàn)開關(guān)電源噪聲超標(biāo)，可采取相應(yīng)的措施降低噪聲。對于傳導(dǎo)噪聲，可在輸入輸出端增加濾波器，如共模電感、差模電感、電容等，抑制噪聲的傳導(dǎo)。對于輻射噪聲，可對開關(guān)電源內(nèi)部的元器件進(jìn)行屏蔽，如給變壓器、電感增加屏蔽罩，減少電磁輻射。同時，優(yōu)化開關(guān)電源的布局和布線，縮短高頻導(dǎo)線的長度，減少回路面積，也能有效降低噪聲。

總之，準(zhǔn)確測量開關(guān)電源中的噪聲是保證電子設(shè)備正常工作的重要環(huán)節(jié)。通過了解噪聲類型、做好測量前準(zhǔn)備、采用正確的測量方法和數(shù)據(jù)分折方式，能有效掌握開關(guān)電源的噪聲情況，并采取針對性措施降低噪聲，提高開關(guān)電源的性能和可靠性。在實(shí)際測量過程中，還需嚴(yán)格遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，確保測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和有效性。