电源测试：噪声测量

作者：Bob Hanrahan 德州仪器

上次，我发表了关于“如何测试电源设计”三篇文章中的第一篇：电源测试，效率测量，主要介绍有关测试的基础知识，包括必要设备以及如何准备用于测试的电路等。此外，我还介绍了如何精确测量启动时间、电流限值以及电源效率。

今天，我要谈谈在测试电源性能时需要考虑的另一个重要指标：噪声测量。

电源噪声从何而来？

电源噪声的生成有多种不同的来源。与任何一款放大器一样，电源也会产生各种不同类型的噪声，而开关模式设计还需要处理其发生的固有开关噪声。开关电源不但可通过设计，最大限度地降低其开关噪声，而且还可纳入输出滤波器，进一步降低该噪声。但只有经过实际测量后才能确切知道电源所产生的噪声级别。

瞬态纹波噪声

为何要测量噪声？

任何系统内的偏置电压正如我所认为的那样，可将其看作电气电路的基础。所有系统都能够与这些电源相连，而且必须解决与其相关的噪声问题。如果从电源生成（或通过）的噪声超出了电路的承受范围，系统会自动发生故障。噪声问题在于它可能不会（至少不会总是）造成灾难性故障问题，但有时会引起间歇性错误，而在具有一系列典型组件值的特定环境中进行彻底系统测试时，这种错误可能并不明显，但随后会引起各种问题。在某些情况下，我发现所编写的软件补丁可用来“掩盖”临时系统错误，而这些错误的本质原因有可能就是电源噪声问题。对于在电源中可能已经解决的问题，用软件对其进行修复是否是最佳的方法？我不敢苟同，但我不想把话题转到理念讨论上来，还是留着在后续文章《修复错误，软硬件对比》中讨论该问题吧……

我有时会发现噪声电源设计会导致系统无法通过 EMI 测试，减缓产品发布。如果能够在设计进程早期进行适当的测试并解决噪声问题，这些减缓就有可能避免。当涉及偏置模拟电路时，电源噪声会导致系统性能低下，可能会降低产品的最终客户价值。仔细想想某些传感器模拟信号路径上的电源问题。在这类系统中，噪声将直接影响系统灵敏度，噪声底限越高灵敏度就越低。如果设计人员能够花些时间对电源产生的噪声进行实际测量与分析，他们既可接受这种性能，也可经常进行修改，避免随后出现系统级问题，而且这样几乎不会产生额外的成本。电源的测试及可能存在的修改成本通常远远低于后续系统级调试与修改成本，或远远低于产品发布后性能不佳所带来的损失。

正是这种注重细节的态度决定了一般产品与性能最高、可靠性最高产品之间的区别。