電源供應器 Ripple Noise 基本解析

1、,電源供應器 Ripple / Noise 基本解析,一. RIPPLE/NOISE 之含義,二. RIPPLE/NOISE 類型,三. RIPPLE NOISE 的來源及其特征.,四. RIPPLE NOISE 不良分析方法,Outline,五. RIPPLE NOISE 實例分析,Prepared By : AD Yuan May. 16th 2003,Page 1,一. RIPPLE/NOISE 之含義,1. Ripple 即連波,直流電壓輸出之脈動成份(交流成份) 如圖 :,2. Noise 即連波上的干擾信號(噪信).,Page 2,二. RIPPLE/NOISE 類型,1. Swi

2、tching ripple/noise,以Forward converter電路為例,如圖所示:,(1) C就是Switching ripple , 其頻率就是 A開關管(or Mosfet) 切換頻率( fs ).,一般釆說,Switching ripple 的大小約為,5mv20mv左右,用示波器或 AET的,20MHz 頻寬可量測到Switching ripple.,( 2 ) D 就是Switching noise , 若將其信號放大,可發現其頻率大約在15MHz18MHz,甚至更高.,Spec中規定量測Ripple/noise 時,外加鉭質,電容和 0.1uF Cap. 是用來濾除S

3、witching,Noise .,由此可知, 如果ATE治具中電容的位置放得不恰當,則所量測的Ripple/noise 值將,不一樣.,Page 3,2 . Line Ripple,Line Ripple 即輸入的交流電壓之Ripple .如圖所示:,以 Boost Converter 電路為例 :,當輸出為Full load 時 , Boost Converter 無法保持很穩定的Bulk電壓輸出,會有一個Line Ripple 在Bulk電壓上, 此Line Ripple 就會反映到DC輸出端,被ATE或示波器量測出來.,正常Line Ripple是可以,被接受的.,Page 4,3 .

4、Oscillation Ripple,介于 Line Frequency 与Switching frequency 之間,都稱為Oscillation .如圖:,在設計中,Oscillation 是不允許其存在的 ,有可能在某些情況下會使,Vp-p超出其Limit 值.,Page 5,三. RIPPLE NOISE 的來源及其特征.,1.電源中的Switching ripple/noise: 是由開關切換頻率 而來 ,其頻率,為切換開關切換頻率 .,2. Line Ripple : 是由輸入線電壓而來的,其頻率為輸入頻率 之2倍 .,3. Oscillation Ripple : 是電路回授不

5、穩定而來 , 波形大小不一.,4. Fan電路干擾引起,其波形存有干擾信號,Page 6,四. RIPPLE NOISE 不良分析方法, 若是ATE Ripple/Noise不良,必須用示波器確定Ripple/Noise 不良是否,為治具問題還是机台本身問題.,* 若是治具問題 , 則CHECK :,1. ATE 治具端外加電容是否不對或已損坏.,2 . 外加電容位置是否恰當或連線是否有問題.,* 若是机台本身有問題 , 則判斷其來源屬何种 ?,1.,若是Switching Ripple 問題 , 則CHECK,A.輸出電容ESR值是否有問題 ?,B.輸出電容容量是否太小?,C.其它輸出元件中

6、是否有問題?,Yes,Yes,Yes,找 ESR值小的輸出電容,可加大輸出電容容量,No,No,找其它原因,Page 7,2.,若是Switching Noise, 則CHECK,主Q 是否受到干擾 ? Check Vgs 和 Vds 波形 .,輸出整流二极管或其Snubber circuit 是否異常 ?,Yes,Yes,變更整流二极体或Snubber circuit .,主Q之G极或D极加磁環.,3.,若是Oscillation 引起 Ripple , 則Check :,加大二次側的輸出電 或用ESR 值低的電容 .,調整回授電路 (最有效之方法),Yes,Yes,4 .若是由 Fan 引

7、起, 則去掉 Fan ,Check Ripple/noise 是否正常?,Yes - 則在FAN 兩端加一顆電解電容濾波.,Page 8,5 .,若是Line Ripple 如圖, 則Check :,+12V Output Spec:200mv max,(1) 看是否一次側能量傳送不夠 , 可Check PWM IC Isense 點波形 .,(2) 是否為EMI 部分干擾 ,可將Y Cap.加磁 環或主Q加磁環.,(3) 加大一次側之Bulk Cap. 容量 ,是否有改善 ?,(4) 調整二次側回授電路 , 拉高低頻增益 .,( 5)看是否与輸入線電壓頻率有關 ?,Page 9,五. RIP

8、PLE NOISE 實例分析,PS-6251-9C +5Voutput Ripple&Noise Defect Analysis,1.不良現象:,在ATE 測試中出現+5V 雜訊偏高至 50mv65mv(spec:50mV).,測試條件:,Input : 180Vac264Vac/4763Hz,Load :+5V/25A,+3.3V/3A,+12V/8A,-12V/0.4A,5VS/3A.,2. 原因分析:,(1).用相同的條件在示波器上確認不良確實(53mv ).如波形.,Page 10,(2).從不良的波形看,整體幅度大,且它的頻率是AC輸入頻率的2倍(94HZ),可能是,AC部分的共模干擾NOISE 訊號-53mV.,(3).電路分析過程:,1)取1PCS以前生產PASS的机台,測試Vpp值為30mV,2)此時開始對換EMI 部分元件和Transformer尋找差異,在對換后不良仍舊,存在NG&Good sample還是為原來的讀值.,3).當將YCAP C104,C105斷幵時不良的雜訊干擾消失,波形如圖二.此波形幅度,大大減小,由53mV降低至 24mV,且穩定不變 .,Page 11,4).更換OK机台上的C104,C105仍為不良.,5).將C104,C105 腳加上磁環,則Ripple/noise為27.6mv且穩定.如波形