輸出電壓上的高頻噪音，一般是由于MOSFET輸出的開關電壓V-Phase的振鈴引起的，而振鈴主要是由于路徑上的寄生電感引起的。此外也會從探頭耦合進來，所以在測試時需要盡量減少探頭的耦合的干擾，這樣測試得到的結果才會比較可信。

本文試圖闡述開關電源設計與測試中的若干細節(jié)問題，這是一些比較容易被忽視的小細節(jié)。

一、紋波的測量

（一）、紋波的組成成分

電源性能的最直觀的表現(xiàn)是電源紋波，所謂電源的紋波就是指電源輸出電壓的波動。

如果是開關電源，輸出紋波是有規(guī)律的擺動，擺動的頻率等于開關頻率。紋波的形成是因為電流流過輸出電容在電容的ESR上所引起的壓降，開關電源中不斷地有脈動的電流流經電容，所以它的紋波的頻率等于開關頻率。

圖1、開關頻率為500KHZ的開關電源的輸出紋波

然后，細心的你還會發(fā)現(xiàn)，脈動的電壓波動上疊加了細細的“針針”，這是開關電源開關信號所引起的開關噪音。因此，準確地說，電源的輸出波動實際上有兩個部分組成，紋波與噪音。

圖2、電源的輸出波動的分解

前面已提及紋波的形成是因為脈動的電流流過輸出電容，然后在電容的ESR上所形成的壓降，所以要想消滅紋波是不可能的，只能是盡可能地去減小。

而疊加在紋波上的噪音卻是有機會得到改善的，在開關電源中，開關管引起的開關噪音會疊加到輸出電壓上，然后因為其頻率很多，很難被濾波器濾除，所以容易擴散至整個PCB板子，引起EMC問題。

關于開關噪音的改善，下文再詳細闡述。在想辦法解決問題之前，我們需要獲得準確的信息來作決策的依據(jù)，錯誤的信息輸入必將得到更加錯誤的決定。

（二）、如何正確地測量電源的輸出電壓的紋波？

為了敘述的方便，我們一般把輸出電壓的波動統(tǒng)稱為紋波，但是我們在內心深處必須時刻有一個根深蒂固的概念，我們在測試時實際上是為了獲取兩個信息：紋波電壓以及噪音。

紋波電壓的形成與脈動電流和電容的ESR相關，所以在測試時需要分別測試不同負載電流下的紋波電壓，這是基于不同的脈動電流的考量。最需要的注意的是不要人為地增加ESR，所以測試時需要在輸出電容的兩端就近測量，否則路徑會額外增加ESR值。

噪音的形成與開關路徑上的寄生電感相關，所以在測試時需要注意不能引進額外的寄生電感，否則測試所得的開關噪音會大于實際值。

圖3和圖4是兩種錯誤的紋波測量的方法，它們正確的地方是在電容兩端就近測量，錯誤在于引入或者說吸收了噪音，使得測試所得的結果偏離實際情況。

圖3、錯誤的紋波測量方法

圖4的錯誤很容易被忽視，就是在測試時必須移除多余閑置的探棒，避免人為地引入噪音。

圖4、在紋波測量時，請移除多余的閑置探棒

圖5、正確的紋波測量方法

正確測量紋波的姿態(tài)是使用紋波帽，如圖5示意，這樣可以保證測量路徑最短，引入的噪音最少。

圖6、簡易高效的紋波測量方法

如果，手頭條件有限，沒有紋波帽咋辦？其實很簡單，可以自制。在密集測量時，還可以使用圖6的方法，將自制的紋波帽直接焊到PCB板上。

（三）、如何優(yōu)雅地測量電源的輸出電壓的紋波？

前文講了如何正確地測量紋波，為什么要這么做，這樣做的原理是什么，等等。很多事情算是老生常談了，相信多數(shù)人是知道的并且很熟悉的。

在這里，我想再提一個概念，優(yōu)雅地測試。前面是談如何正確地測量。正確測量是一個技術問題，有具體的操作步驟和規(guī)范，而優(yōu)雅是一個態(tài)度問題，很多時候你會發(fā)現(xiàn)兩個不同的人基于同樣的儀器和操作手冊卻得到了不同的測量結果。

圖7是測試人員在測試紋波時，探棒沒有“站直”，斜躺著，結果很不幸躺到了電感上，而電感是輻射源。在質疑其測量結果時，他還委屈，說采用了紋波帽，而且是就近測量的啊。后來，仔細觀察方才發(fā)現(xiàn)測量的姿勢有問題。

圖7、不同的測量姿勢，得到不同的結果

（四）、如何評估測量結果的正確性？

看了前文的敘述，你也許會很緊張，如何才能保證每一個測試的姿勢都是非常之優(yōu)雅呢？是否每一項測試都需要親力親為呢？

其實是有很多小竅門去判斷測試結果是否可信的，在電源的測試中，會有很多小的子項目的測試，子項目之間實際上有關聯(lián)的，細心的你定能“火眼金睛”的看出報告里的貓膩。

繼續(xù)前文圖7的測試結果，開關噪音因為沒有被濾波器濾除有殘留，殘留被疊加到輸出電壓上形成噪音。所以，往前追溯很容易找到噪音的源頭，而圖7的測試報告里，發(fā)現(xiàn)由開關管輸入到電感的開關節(jié)點的電壓信號的過沖和下沖算是比較好的（如圖8），不可能造成那么大的輸出噪音，這是理直氣壯地質疑測試方法有問題的根據(jù)。

圖8、BUCK電路中，MOSFET與電感之間的開關節(jié)點（V_PHASE）的電壓波形

如果你是一位測試人員，在測試時需要做好自檢的工作，避免后續(xù)不必要的返工，以下思路供參考。

電感是一個很強的輻射源，開關噪音不但通過傳導也會以空間輻射的形式，往外散發(fā)。為了避免空間中輻射的噪音對測結果的誤導，可有以下兩個對策來應對。

1）、在測試時，探棒可嘗試不同的姿勢，選擇一個空間輻射對測試結果影響最小的姿勢。

2）、對測試結果的交叉驗證可以減少錯誤結果發(fā)生。輸出電壓上的開關噪音，實際上和V_PHASE是有對應關系的。

V_PHASE的邊沿振鈴一般難以被輸出濾波器處理掉，最終表現(xiàn)為輸出電壓上的開關噪音。如果輸出電壓上的開關噪音很大，但是V_PHASE的邊沿振鈴卻不明顯，則說明你所測試到的噪音很可能是來自空間中的輻射，此時可動一動探棒與PCB板子的夾角，努力將接收到的空間輻射降低到最小。