CN106772115A - 开关电源纹波测量装置以及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种开关电源纹波测量装置以及测量方法，该测量装置包括：铜导线；所述铜导线的外侧设置有绝缘隔离层；所述绝缘隔离层的外侧设置有可导电的导体隔离层；所述铜导线的一端延伸出所述绝缘隔离层和所述导体隔离层；所述铜导线的一端用于连接开关电源的正极，所述铜导线的另一端用于与示波器的输入端连接，所述导体隔离层用于与所述开关电源的负极连接，通过设置的导体隔离层，完成对干扰信号的屏蔽隔离，对测试信号传递的保护，提高纹波测量的准确度。最外侧再设置一层绝缘隔离层，便于手持测量。

Description

开关电源纹波测量装置以及测量方法

技术领域

本发明实施例涉及电子电路技术，尤其涉及一种开关电源纹波测量装置以及测量方法。

背景技术

目前，在轨道交通行业开关电源得到很广泛的应用，若不能得到较高质量的电源输出，那么如光照、通信、信息显示、主控单元的供电都会受到影响，开关电源的输出纹波和开关瞬变都是导致开关电源输出干扰较大的重要原因。为了验证开关电源的高可靠性、稳定性、兼容性、安全性等，对开关电源进行测量是唯一的办法。

常用的测量方式是使用示波器且设置其输入方式为交流电源(AlternatingCurrent，AC)耦合输入方式。使用示波器10倍探头直接挂接在开关电源的正输出端；使用示波器自带的长接地引线夹在开关电源输出的“地”端。这样从示波器中可以直接观测到开关电源的输出纹波。

但是，使用10倍示波器探头时，探头会将信号衰减为原值的1/10之后再输入示波器。因为衰减之后的信号可能低于示波器探头的最大敏感度，导致实验人员无法正常测量被测信号。

发明内容

本发明实施例提供的开关电源纹波测量装置以及测量方法，用于解决因为衰减之后的信号可能低于示波器探头的最大敏感度，导致实验人员无法正常测量被测信号的问题。

本发明第一方面提供一种开关电源纹波测量装置，包括：铜导线；所述铜导线的外侧设置有绝缘隔离层；所述绝缘隔离层的外侧设置有可导电的导体隔离层；所述铜导线的一端延伸出所述绝缘隔离层和所述导体隔离层；所述铜导线的一端用于连接开关电源的正极，所述铜导线的另一端用于与示波器的输入端连接，所述导体隔离层用于与所述开关电源的负极连接。

在本发明的一实施例中，还包括：设置在所述导体隔离层外侧的保护层。

在本发明的一实施例中，所述绝缘隔离层为保鲜膜、绝缘胶带或者橡胶。

在本发明的一实施例中，所述导体隔离层为焊锡层。

在本发明的一实施例中，所述铜导线与所述绝缘隔离层之间无缝隙；所述绝缘隔离层与所述导体隔离层之间无缝隙。

本发明第二方面提供一种开关电源纹波测量方法，使用开关电源纹波测量装置，所述开关电源纹波测量装置包括铜导线；所述铜导线的外侧设置有绝缘隔离层；所述绝缘隔离层的外侧设置有可导电的导体隔离层；所述铜导线的一端延伸出所述绝缘隔离层和所述导体隔离层；所述测量方法包括：

将所述铜导线的一端连接在开关电源的正极，将所述铜导线的另一端与示波器的输入端连接；

将所述导体隔离层与所述开关电源的负极连接，组成电源回路；

获取所述示波器测量的所述开关电源的纹波信号。

在本发明的一实施例中，所述示波器的带宽小于或等于20MHz。

本发明提供的开关电源纹波测量装置以及测量方法，通过选取铜导线；在铜导线外侧设置有绝缘隔离层，再在绝缘隔离层的外侧设置可导电的导体隔离层，铜导线的一端延伸出所述绝缘隔离层和所述导体隔离层，铜导线的一端用于连接开关电源的正极，铜导线的另一端用于与示波器的输入端连接，导体隔离层用于与开关电源的负极连接，通过设置的导体绝缘层，完成对干扰信号的屏蔽隔离，对测试信号传递的保护，提高纹波测量的准确度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明开关电源纹波测量装置实施例一的示意图；

图2a为本发明开关电源的电路示意图；

图2b为本发明开关电源纹波测量装置应用场景示意图；

图3为本发明开关电源纹波测量方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明开关电源纹波测量装置实施例一的示意图；如图1所示，该包括：铜导线11；所述铜导线11的外侧设置有绝缘隔离层12；所述绝缘隔离层12的外侧设置有可导电的导体隔离层13；所述铜导线11的一端延伸出所述绝缘隔离层12和所述导体隔离层13；所述铜导线11的一端用于连接开关电源的正极，所述铜导线11的另一端用于与示波器的输入端连接，所述导体隔离层13用于与所述开关电源的负极连接。

在本实施例中，该开关电源波纹测量装置是对测试开关电源输出纹波时遇到的困难，搜集了常用的测量方法制造的极为经济实用的工装，用于对电源输出纹波进行测量。

具体实现装，为避免操作过程中手对信号的干扰，还可以在所述导体隔离层13外侧设置保护层。

该绝缘层隔离层12可以是质软的任一绝缘材质，优选的所述绝缘隔离层12为保鲜膜、绝缘胶带或者橡胶。

所述导体隔离层13为可导电的金属层，可以是铜丝等绕成的导电层，优选的为焊锡层。为避免干扰，所述铜导线11与所述绝缘隔离层12之间无缝隙，所述绝缘隔离层12与所述导体隔离层13之间无缝隙。

焊锡屏蔽隔离层做的导体隔离层13，可使用锡纸包裹完成，也可以使用其他质软的导体线丝代替。

该方案使用塑料薄膜包裹铜质导线的结构组成探测线工装，即上述测量装置，造价极低，测量原材料也十分容易获得。然后使用缠绕的焊锡线作为屏蔽隔离层防止干扰，焊锡线容易弯曲，工作环境中极易获得。将所制作的工装。直接挂载在开关电源的输出电容上，即可完成纹波的测量。

图2a为本发明开关电源的电路示意图，图2b为本发明开关电源纹波测量装置应用场景示意图；图3为本发明开关电源纹波测量方法的流程图，如图2a、图2b和图3所示，该开关电源纹波测量方法使用开关电源纹波测量装置，所述开关电源纹波测量装置包括铜导线；所述铜导线的外侧设置有绝缘隔离层；所述绝缘隔离层的外侧设置有可导电的导体隔离层；所述铜导线的一端延伸出所述绝缘隔离层和所述导体隔离层。所述测量方法的具体实现步骤为：

S101：将所述铜导线的一端连接在开关电源的正极，将所述铜导线的另一端与示波器的输入端连接。

S102：将所述导体隔离层与所述开关电源的负极连接，组成电源回路。

S103：获取所述示波器测量的所述开关电源的纹波信号。

其中，所述示波器的带宽小于或等于20MHz。

图中的电感和输出电容都是直接影响开关电源输出纹波的主要因素。在测量开关电源输出时，总体思路是尽量减少额外电感的引入，尽可能直接连接在输出电容上。首先将示波器带宽上限调整为20MHz，输入方式设置为AC耦合，使用2.5方铜导线作为连接示波器的探测触头。截取适当长度，控制铜导线的阻值在50欧姆左右，同时使用透明保鲜膜将铜制导线紧密包裹两到三层，应做到两点：1，要尽可能保持包扎层间无缝隙，避免干扰；2，要保持铜导线笔直无任何弯曲。如图2b所示：因为测量的是属于高频交流信号，每秒要有多次的电流方向逆转。所以再使用焊锡以铜导线为轴心，紧密缠绕在保鲜膜外侧构成屏蔽隔离层，尽可能保证：焊锡要完全包裹住保鲜膜且铜导线到屏蔽隔离层的距离相等；焊锡线与线间要紧密排列。这样铜导线就不会裸漏在高频电流所形成的空间磁场中，排除大大的减少干扰，同时铜导线因为被焊锡隔离层隔离，也不会相当于一根向外发射无线电的天线，保证了接收信号的强度不被减弱。最后使用一个Q9接头接到示波器上，取最小捷径连接焊锡屏蔽隔离层到开关电源输出电容的“地”端，然后将铜导线直接焊接在开关电源输出电容的正端。

如图3所示，这种测量方法简单易行，可以较为精确的完成开关电源的纹波测量，可以作为判断开关电源及其电路是否良好的一个有效判据。所用到的物品价格极低，可以为使用者所在单位减小很大的开支。可以用极低的成本完成对开关电源纹波的测量，尤其是在现场等非实验室环境下。同时可以作为现场故障判断，现场维修检验的依据。实现了通过直观正确的观测，判断开关电源的输出是否稳定，定量的甄别开关电源的优劣。可以通过对纹波的测量，优化对于输出电容，印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)走线的电路设计。

可以通过对于输出纹波的准确掌控，指导优化相应的开关电源控制算法。使研发人员清楚的知道所使用的开关电源在何种开关频率下输出特性最优。也可以指导开关电源的硬件设计工作，是研发人员设计出损耗更小，输出更稳定的开关电源，实现了设备的批量维护和更新，增加工作效率，降低了成本，本发明提出方法可以应用在十分广泛的领域，只要涉及频率在20MHz以内的交流小幅值信号，都可以按照本文的方法完成准确的测量。该测试装置的材料选择。使用生活中极易获得的材料完成对开关电源纹波的测量工作的思路。

该测试装置的机械构造，使用焊锡层特殊的构造完成对干扰信号的屏蔽隔离；对测试信号传递的保护。使用塑料保鲜膜完成内层导体同外侧屏蔽隔离层的隔离，该测试装置在应用中取最小捷径连接焊锡屏蔽隔离层到开关电源输出电容的“地”端，然后使用铜导线直接焊接在开关电源输出电容的正端。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种开关电源纹波测量装置，其特征在于，包括：铜导线；所述铜导线的外侧设置有绝缘隔离层；所述绝缘隔离层的外侧设置有可导电的导体隔离层；所述铜导线的一端延伸出所述绝缘隔离层和所述导体隔离层；所述铜导线的一端用于连接开关电源的正极，所述铜导线的另一端用于与示波器的输入端连接，所述导体隔离层用于与所述开关电源的负极连接。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：设置在所述导体隔离层外侧的保护层。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述绝缘隔离层为保鲜膜、绝缘胶带或者橡胶。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述导体隔离层为焊锡层。

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述铜导线与所述绝缘隔离层之间无缝隙；所述绝缘隔离层与所述导体隔离层之间无缝隙。

6.一种开关电源纹波测量方法，其特征在于，使用开关电源纹波测量装置，所述开关电源纹波测量装置包括铜导线；所述铜导线的外侧设置有绝缘隔离层；所述绝缘隔离层的外侧设置有可导电的导体隔离层；所述铜导线的一端延伸出所述绝缘隔离层和所述导体隔离层；所述方法包括：

将所述铜导线的一端连接在开关电源的正极，将所述铜导线的另一端与示波器的输入端连接；

将所述导体隔离层与所述开关电源的负极连接，组成电源回路；

获取所述示波器测量的所述开关电源的纹波信号。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述示波器的带宽小于或等于20MHz。