[TeledyneLeCroy] ‘전원 노이즈,리플(ripple) 측정, 프로브 사용’ 주제의 포스팅
- 2024-07-23
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[TeledyneLeCroy] ‘전원 노이즈,리플(ripple) 측정, 프로브 사용’ 주제의 포스팅
파워 서플라이 출력 노이즈는 "리플(ripple)"과 노이즈(noise)" 두 가지로 구성됩니다. 리플은 파워서플라이의 출력 번압의 변화를 의미하며, 노이즈는 스위칭 소자가 턴-온, 턴-오프되는 트랜지션 부분에서 발생합니다. 보통 스위칭 파워 서플라이 테스트에 포함된 테스트 중 하나가 출력 전압의 피크-피크 변동 즉, 리플입니다. 출력 전압 리플은 출력 DC 전압에 실려있는 AC 성분의 크기가 측정 대상이며, 주파수 도메인에서 하모닉스를 확인할 수도 있습니다.
출력 전압의 리플과 노이즈를 바르게 측정하려면 프로빙 방법에 주의를 기울여야 합니다. 일반적으로 발생하는 실수는 접지 루프를 크게 가져가는 것입니다. 이번 기사에서는 리플/노이즈를 측정할 때 주의를 기울여야하는 몇 가지 사항에 대해서 짧게 말씀드리겠습니다.
그림 1. 레일프로브와 수동 프로브를 이용한 리플 측정 비교, 수동 프로브는 그라운드 리드 길이 차이 및 주파수 대역폭 제한에 의한 차이를 비교하고 있습니다.
1. 접지 루프를 짧게 프로빙 하십시오.
패시브 프로브르 사용하여 출력 전압을 측정하는 경우, 프로브의 팁과 프로브 그라운드 사이의 그라운드 루프를 최소화하여 필요없는 노이즈의 유입을 방지해야 합니다. 프로브 팁과 그라운드 사이의 루프 면적이 좁을 수록 외부에서 유입되는 노이즈의 양은 적어집니다. 보통 오실로스코프와 함께 제공되는 프로브의 그라운드는 약 10Cm 이상의 길이를 가지고 있습니다. 그라운드 길이는 곧 인덕턴스가 추가되는 것과 같습니다.
다행스럽게도 수동 프로브에는 몇가지 그라운드 최소화 할 수 있는 액세서리를 동시에 제공합니다. 가장 일반적으로 사용할 수 있는 팁은 스프렁 후크(Sprung hook)입니다. 아래는 일반적인 그라운드 리드 선과 그라운드를 짧게 사용할 수 있는 액세서리의 예입니다.
그림 2. 수동 프브의 그라운드 액세서리, 그라운드 리드, 스프렁 후크, PCB 마운트 팁
2. 오실로스코프의 주파수 대역폭 제한 사용
보통 스위칭 파워서플라이의 스위칭 주파수는 수kHz ~수 MHz 범위에 있습니다. 상대적으로 오실로스코프의 주파수 대역폭은 수 백MHz ~ 수십 GHz 범위입니다. 대역폭이 넓을 수록 해당 범위의 노이즈 포함 확율이 높아집니다. 스위칭 주파수의 10배 이상의 주파수 성분들을 노이즈로 구분할 수 있다면, 오실로스코프에 채널 메뉴에 포함된 대역폭 제한을 사용하실 수 있습니다.
그림 3. BWL과 리플 노이즈
3. 최적의 프로브를 사용하십시오.
리플노이즈를측정할때는 입력 임피던스는 높고, 감쇠율은 낮을 수록 측정에 유리합니다. 배율이 높은 프로브가 오실로스코프에 연결되면, 스코프는 기본적으로 입력 신호에 10배를 산술적으로 처리하여 화면에 표시합니다. 이때, 오실로스코프의 자체 노이즈도 10배 커져 보이기 때문에 파형에 노이즈가 같이 실려 보이게됩니다.
감쇠율이 낮고, 주파수 대역폭은 높은 Rail Probe를 고려해보십시오.
DC 오프셋 범위가 최대 +/-60V까지 이므로 특별하게 AC 커플링을 사용하지 않고도 DC에 실려있는 AC 성분들을 확인할 수 있습니다.
그림 4, 레일 프로브으 대표적인 사양