电源纹波,简单来说,就是直流电源输出中叠加的交流成分。想象你正在享受一首平稳的乐曲,突然间,音乐中出现了杂乱的噪音,这就是电源纹波给你的设备带来的感受。在理想的电源中,输出应该是完全稳定的直流电,但实际上,由于各种因素的影响,输出电压会周期性地波动,这就是电源纹波。
电源纹波主要分为低频纹波和高频纹波两种。低频纹波通常来自交流输入的周期性变化,而高频纹波则与开关电源的切换频率有关。开关电源通过高频开关来转换能量,这个过程中会产生与开关周期相对应的纹波。
在中国,电源纹波国家标准是衡量电源质量的重要指标。根据国家标准,直流电源的纹波系数一般应该小于输出电压的百分之几,通常约为0.1%。这个标准确保了电源的稳定性和可靠性,避免了因纹波过大而导致的设备故障。
那么,为什么电源纹波国家标准如此重要呢?因为电源纹波会对电子设备产生多种不良影响。在数字电路中,纹波会干扰电路的逻辑关系,导致设备运行不正常。在通信、测量和计量仪器中,纹波会带来噪音干扰,影响信号的正常测量和计量,甚至损坏设备。
电源纹波的危害不容小觑。首先,纹波会在电器上产生谐波,降低电源的使用效率。其次,较高的纹波可能会产生浪涌电压或电流,从而导致电气设备运行不正常或加速设备老化。在数字电路中,纹波会干扰电路逻辑关系,加大设备的错误运行几率。
以DDR4规范为例,VDDQDC值仅为1.2V,而DQVref相关参数值都有严格的范围。如果电源纹波过大,就可能导致CPU对于DDR的数据读写出错,访问到非法地址空间,造成芯片的挂机。
抑制电源纹波,需要从多个方面入手。首先,增大BUCK输出电容是一个有效的方法。增大输出电容容量,可以增加电源系统所存储的能量,当CPU在加载过程中需要大电流提供时,电源平面上较大的电容即可为CPU提供瞬时所需的能量,使得电压波动不大。
其次,增大电源芯片的开关频率也有助于抑制输出高频纹波。提高高频纹波频率,有利于抑制输出高频纹波。但是,过大的开关频率容易造成EMI辐射超标,因此开关频率最好还是选择一个合适的值。
此外,选择合适的电容也是抑制电源纹波的关键。对于小电流电源平面,可能增加些许陶瓷电容即可达到较好的需求;而对于大电流电源平面,则需要选择大容量低ESR的高分子铝电解电容。
电源纹波的测量是确保电源质量的重要手段。常用的测量方法有靠连法、差分法等。在测量时,需要选择合适的示波器和探头,并注意带宽选择和接地方式。
测量电源纹波时,需要选择在室内(20左右)进行,湿度应小于80%,周围对测量有影响的机械震动及电磁干扰最小。标准仪器与被检电源应在以上的测试环境下放置24小时以上。对于纯电源来讲,测量电源纹波时,要求在加载时测量,所加负载要使输出电流大于额定输出电流的80%以上。
电源纹波国家标准是确保电源质量的重要指标,它不仅关系到电子设备的正常运行,也关系到设备的使用寿命和安全性。了解电源纹波的危害,掌握抑制电源纹波的方法,进行准确的电源纹波测量,都是保障电子设备正常运行的重要手段。希望这篇文章能帮助你更好地了解电源纹波,让你的电子设备更加稳定、高效地运行。
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