开关电源的纹波噪声检测方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种开关电源的纹波噪声检测方法和系统，所述方法包括：获取对开关电源进行电磁场近场扫描所生成的电场在扫描表面的电场强度分布信息和磁场在扫描表面的磁场强度分布信息；获取电场强度分布信息中强度高于电场阈值的电场所处表面位置的第一位置标识；获取磁场强度分布信息中强度高于磁场阈值的磁场所处表面位置的第二位置标识；根据扫描表面与开关电源的各电源部位间的对应关系，查找第一位置标识所对应的电源部位为纹波噪声电压源所在位置；根据扫面表面与开关电源的各电源部位间的对应关系，查找第二位置标识所对应的电源部位为纹波噪声电流源所在位置。实施本发明，可检测到开关电源中纹波噪声电压源和纹波噪声电流源。
【专利说明】
开关电源的纹波噪声检测方法和系统【
【技术领域】
】
[0001]本发明涉及电子【技术领域】，特别是涉及开关电源的纹波噪声检测方法和系统。【【背景技术】】
[0002]开关电源相比线性电源拥有许多优势，如体积小、重量轻、高效率等；但是随之带来的是电磁干扰相对大些，这些电磁干扰体现为输出和输入端的纹波和噪声。由于开关电源本身的特殊电路结构，这些纹波和噪声往往是不可避免的，当纹波噪声出现在电压上称为纹波噪声电压，出现在电流上则称为纹波电流。通常这些纹波噪声由电路中的开关管及整流管、变压器等器件产生，并通过容性耦合和感性耦合传播。所谓容性耦合主要出现在内部寄生电容(如器件与散热器间的电容、变压器初次级间的电容)，而感性耦合主要出现在变压器初次级等回路间的互感或者自感。然而，要在一个实际开关电源产品中确定这些耦合从而推断纹波噪声的源以及传播路径是不容易的。
[0003]关于纹波和噪声的产生和传播分析，可采用示波器直接测量监测点的输出电压波形进行分析，通过对电压中的振荡脉冲来分析纹波噪声的产生和传播情况。
[0004]但是，上述测量方法通过直接接触工作中的电路进行测量，会干扰电路正常工作。
【
【发明内容】
】
[0005]基于此，有必要针对上述测量方法通过直接接触工作中的电路进行测量，会干扰电路正常工作的问题，提供一种开关电源的纹波噪声检测方法和系统。
[0006]一种开关电源的纹波噪声检测方法，包括以下步骤:
[0007]获取对预设负载下的开关电源进行电磁场近场扫描所生成的电磁场分布信息，其中，所述电磁场分布信息包括电场在第一扫描表面的电场强度分布信息和磁场在第二扫描表面的磁场强度分布信息；
[0008]获取所述电场强度分布信息中强度高于电场阈值的电场所处表面位置的第一位置标识；
[0009]获取所述磁场强度分布信息中强度高于磁场阈值的磁场所处表面位置的第二位置标识；
[0010]根据所述第一扫描表面与所述开关电源的各电源部位间的对应关系，查找所述第一位置标识所对应的电源部位为纹波噪声电压源所在位置；
[0011]根据所述第二扫面表面与所述开关电源的各电源部位间的对应关系，查找所述第二位置标识所对应的电源部位为纹波噪声电流源所在位置。
[0012]一种开关电源的纹波噪声检测系统，包括:
[0013]分布信息获取�？椋糜诨袢《栽ど韪涸叵碌目氐缭唇械绱懦〗∩杷傻牡绱懦》植夹畔ⅲ渲校龅绱懦》植夹畔ǖ绯≡诘谝簧璞砻娴牡绯∏慷确植夹畔⒑痛懦≡诘诙璞砻娴拇懦∏慷确植夹畔ⅲ�
[0014]第一标识获取�？椋糜诨袢∷龅绯∏慷确植夹畔⒅星慷雀哂诘绯°兄档牡绯∷Ρ砻嫖恢玫牡谝晃恢帽晔叮�
[0015]第二标识获取�？椋糜诨袢∷龃懦∏慷确植夹畔⒅星慷雀哂诖懦°兄档拇懦∷Ρ砻嫖恢玫牡诙恢帽晔叮�
[0016]纹波噪声电压源确定�？椋糜诟菟龅谝簧璞砻嬗胨隹氐缭吹母鞯缭床课患涞亩杂叵担檎宜龅谝晃恢帽晔端杂Φ牡缭床课晃撇ㄔ肷缪乖此谖恢茫�
[0017]纹波噪声电流源确定�？椋糜诟菟龅诙姹砻嬗胨隹氐缭吹母鞯缭床课患涞亩杂叵担檎宜龅诙恢帽晔端杂Φ牡缭床课晃撇ㄔ肷缌髟此谖恢谩�
[0018]上述开关电源的纹波噪声检测方法和系统，获取对开关电源进行电磁场近场扫描所生成的电场强度分布信息和磁场强度分布信息，再获取强度高于电场阈值的电场所处表面位置的第一位置标识和强度高于磁场阈值的磁场所处表面位置的第二位置标识；根据扫描表面与开关电源的对应关系查找所述第一位置标识所对应的电源部位和所述第二位置标识所对应的电源部位，可检测到开关电源中纹波噪声电流源所在位置和纹波噪声电压源所在位置，进而可检测到纹波噪声在开关电源中的传播路径。
【【专利附图】
【附图说明】】
[0019]图1是本发明开关电源的纹波噪声检测方法的流程示意图；
[0020]图2是本发明开关电源的纹波噪声检测方法中电磁场近场扫描的第一示意图；
[0021]图3是本发明开关电源的纹波噪声检测方法中电磁场近场扫描的第二示意图；
[0022]图4是本发明开关电源的纹波噪声检测系统的结构示意图；
[0023]图5是本发明开关电源的纹波噪声检测方法中交变磁场频谱图；
[0024]图6是本发明开关电源的纹波噪声检测方法中开关电源的纹波噪声傅里叶变换后的频谱图；
[0025]图7是本发明开关电源的纹波噪声检测方法中电磁场强度信息分布图。
【【具体实施方式】】
[0026]为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
[0027]请参阅图1，图1是本发明开关电源的纹波噪声检测方法的流程示意图。
[0028]本实施方式所述的开关电源的纹波噪声检测方法，可包括以下步骤:
[0029]步骤S101，获取对预设负载下的开关电源进行电磁场近场扫描所生成的电磁场分布信息，其中，所述电磁场分布信息包括电场在第一扫描表面的电场强度分布信息和磁场在第二扫描表面的磁场强度分布信息。
[0030]步骤S102，获取所述电场强度分布信息中强度高于电场阈值的电场所处表面位置的第一位置标识。
[0031]步骤S103，获取所述磁场强度分布信息中强度高于磁场阈值的磁场所处表面位置的第二位置标识。
[0032]步骤S104，根据所述第一扫描表面与所述开关电源的各电源部位间的对应关系，查找所述第一位置标识所对应的电源部位为纹波噪声电压源所在位置。
[0033]步骤S105，根据所述第二扫面表面与所述开关电源的各电源部位间的对应关系，查找所述第二位置标识所对应的电源部位为纹波噪声电流源所在位置。
[0034]本实施方式,获取对开关电源进行电磁场近场扫描所生成的电场强度分布信息和磁场强度分布信息，再获取强度高于电场阈值的电场所处表面位置的第一位置标识和强度高于磁场阈值的磁场所处表面位置的第二位置标识；根据扫描表面与开关电源的对应关系查找所述第一位置标识所对应的电源部位和所述第二位置标识所对应的电源部位，可检测到开关电源中纹波噪声电流源所在位置和纹波噪声电压源所在位置，进而可检测到纹波噪声在开关电源中的传播路径。
[0035]其中，对于步骤S101，所述开关电源优选地可为板级开关电源�？�。所述预设负载包括电子负载或真实环境中的负载，负载可为满载、半载和空载等。使得开关电源在一定负载工作，影响纹波噪声的强度及其空间分布。
[0036]优选地，在对开关电源进行扫描测试前，按照测试需要调整其负载。若开关电源是金属封装，则将开关电源开封，以使交变电磁场直接向空间发射，并被后续电磁场近场扫描的探头探测到。
[0037]在一个实施例中，获取对预设负载下的开关电源进行电磁场近场扫描所生成的电场在第一扫描表面的电场强度分布信息和磁场在第二扫描表面的磁场强度分布信息的步骤包括以下步骤:
[0038]通过交变电场探头在距离所述开关电源的表面第一预设高度的第一扫描平面内对所述开关电源进行垂直方向的近场电场扫描，生成垂直电场在所述第一扫描平面上的电场强度分布信息。
[0039]通过交变磁场探头在距离所述开关电源的表面第二预设高度的第二扫描平面内对所述开关电源进行两个水平方向的近场磁场扫描，生成所述两个水平方向的水平电场在所述第一扫描平面上的磁场强度分布信息。
[0040]本实施例,可快速精确地检测到电场在第一扫描表面的电场强度分布信息和磁场在第二扫描表面的磁场强度分布信息。
[0041]优选地，所述第一预设高度可为1mm，如图2所示，探头与开关电源的表面间的距离为1mm，所探测电场的方向为垂直扫描平面的方向。扫描频率范围与纹波的频率范围一致，通常从300kHz到30MHz，或者更大范围。在其他实施方式中，所述第一预设高度还可为其他数值。若被测开关电源的结构比较特殊，可以通过水平交变电场探头进行探测。
[0042]进一步地，所述第二预设高度可为1mm，如图2所示，探头与开关电源的表面间的距离为1mm，所探测磁场方向为扫描平面的水平X方向以及水平Y方向，得到水平磁场X分量以及Y分量在扫描表面上的强度分布，扫描频率范围与纹波的频率范围一致，通常从300kHz到30MHz，或者更大范围。在其他实施方式中，所述第二预设高度还可为其他数值。
[0043]更进一步地，也可以把X分量和Y分量合并成为一个平面上的绝对值H =
(hx2+hy2)1/2。
[0044]在另一个实施例中，生成垂直电场在所述第一扫描平面上的电场强度分布信息的步骤之后，还包括以下步骤:
[0045]通过水平交变电场探头在距离所述开关电源的表面第三预设高度的第三扫描平面内对所述开关电源进行水平方向的近场电场扫描，生成水平电场在所述第三扫描平面上的电场强度分布信息。
[0046]优选地，所述第三预设高度可为1mm，探头与开关电源的表面间的距离为1mm，所探测电场的方向为水平扫描平面的方向。扫描频率范围与纹波的频率范围一致，通常从300kHz到30MHz，或者更大范围。在其他实施方式中，所述第三预设高度还可为其他数值。
[0047]对于步骤S102，可对应电场强度在所述第一扫描表面内的分布位置，预设各分布位置的位置标识。所述位置标识可为坐标值。所述电场阈值可以选取在扫描平面内开关电源位置之外进行扫描检测所得的本底。
[0048]对于步骤S103，可对应磁场强度在所述第二扫描表面内的分布位置，预设各分布位置的位置标识。所述位置标识可为坐标值。所述电场阈值可以选取在扫描平面内开关电源位置之外进行扫描检测所得的本底。
[0049]对于步骤S104，可预先建立所述第一扫描表面内各位置与所述开关电源的各电源部位间的对应关系。
[0050]在一个实施例中，在查找所述第一位置标识所对应的电源部位为纹波噪声电压源所在位置的步骤之后，还包括以下步骤:
[0051]通过交变电场探头在距离所述开关电源的同一表面位置不同高度分别对所述开关电源进行垂直方向的近场电场扫描，获取对应每个高度的电场强度。
[0052]获取对应任意两个高度的电场强度的差值。
[0053]若所述差值在预设电场差值范围内，则以所述第一位置标识所对应的电源部位为纹波噪声电压源所在位置。
[0054]若否，则重新获取对开关电源进行电场近场扫描所生成的电场在其他表面位置的电场强度分布信息。
[0055]本实施例，可进一步确认检测到的纹波噪声电压源所在位置的准确度。确保检测的正确率。
[0056]优选地，所述高度可为lmm、0.5mm,当开关电源各电源部位未设置在同一表面时，可验证近场扫描高度对扫描的电场强度的影响，若影响在合理范围内，则以在同一扫描表面近场扫描所得电场强度分布信息检测纹波噪声电压源的位置。若影响不在合理范围内，则对应各电源部位，分别在距离各电源部分相同高度的不同扫描表面近场扫描获得电场强度分布信息。
[0057]如图3所示，可手动将探头固定到距离预设电源部位不同高度的位置进行近场电场扫描。
[0058]对于步骤S105，可预先建立所述第二扫描表面内各位置与所述开关电源的各电源部位间的对应关系。
[0059]在一个实施例中，在查找所述第二位置标识所对应的电源部位为纹波噪声电流源所在位置的步骤之后，还包括以下步骤:
[0060]通过交变磁场探头在距离所述开关电源的同一表面位置不同高度分别对所述开关电源进行两个水平方向的近场磁场扫描，获取对应每个高度的磁场强度；
[0061]获取对应任意两个高度的磁场强度的差值；
[0062]若所述差值在预设磁场差值范围内，则以所述第二位置标识所对应的电源部位为纹波噪声电流源所在位置；
[0063]若否，则重新获取对开关电源进行磁场近场扫描所生成的磁场在其他表面位置的磁场强度分布信息。
[0064]本实施例，可进一步确认检测到的纹波噪声电流源所在位置的准确度。确保检测的正确率。
[0065]优选地，所述高度可为lmm、0.5mm,当开关电源各电源部位未设置在同一表面时，可验证近场扫描高度对扫描的磁场强度的影响，若影响在合理范围内，则以在同一扫描表面近场扫描所得磁场强度分布信息检测纹波噪声电压源的位置。若影响不在合理范围内，则对应各电源部位，分别在距离各电源部分相同高的不同扫描表面近场扫描获得磁场强度分布信息。
[0066]进一步地，可根据纹波噪声电流源所在位置和纹波噪声电压源所在位置，获取纹波噪声在电路中的传播路径。
[0067]如图3所示，可手动将探头固定到距离预设电源部位不同高度的位置进行近场磁场扫描。
[0068]请参阅图4，图4是本发明开关电源的纹波噪声检测系统的结构示意图。
[0069]本实施方式所述的开关电源的纹波噪声检测系统，可包括分布信息获取�？�100、第一标识获取�？�200、第二标识获取�？�300、纹波噪声电压源确定�？�400和纹波噪声电流源确定模块500，其中:
[0070]分布信息获取�？�100，用于获取对预设负载下的开关电源进行电磁场近场扫描所生成的电磁场分布信息，其中，所述电磁场分布信息包括电场在第一扫描表面的电场强度分布信息和磁场在第二扫描表面的磁场强度分布信息。
[0071]第一标识获取�？�200,用于获取所述电场强度分布信息中强度高于电场阈值的电场所处表面位置的第一位置标识。
[0072]第二标识获取�？�300，用于获取所述磁场强度分布信息中强度高于磁场阈值的磁场所处表面位置的第二位置标识。
[0073]纹波噪声电压源确定�？�400，用于根据所述第一扫描表面与所述开关电源的各电源部位间的对应关系，查找所述第一位置标识所对应的电源部位为纹波噪声电压源所在位置。
[0074]纹波噪声电流源确定�？�500，用于根据所述第二扫面表面与所述开关电源的各电源部位间的对应关系，查找所述第二位置标识所对应的电源部位为纹波噪声电流源所在位置。
[0075]本实施方式，获取对开关电源进行电磁场近场扫描所生成的电场强度分布信息和磁场强度分布信息，再获取强度高于电场阈值的电场所处表面位置的第一位置标识和强度高于磁场阈值的磁场所处表面位置的第二位置标识；根据扫描表面与开关电源的对应关系查找所述第一位置标识所对应的电源部位和所述第二位置标识所对应的电源部位，可检测到开关电源中纹波噪声电流源所在位置和纹波噪声电压源所在位置，进而可检测到纹波噪声在开关电源中的传播路径。
[0076]其中，对于分布信息获取�？�100，所述开关电源优选地可为板级开关电源�？椤Ｋ鲈ど韪涸匕ǖ缱痈涸鼗蛘媸祷肪持械母涸兀涸乜晌�、半载和空载等。使得开关电源在一定负载工作，影响纹波噪声的强度及其空间分布。
[0077]优选地，在对开关电源进行扫描测试前，按照测试需要调整其负载。若开关电源是金属封装，则将开关电源开封，以使交变电磁场直接向空间发射，并被后续电磁场近场扫描的探头探测到。
[0078]在一个实施例中，分布信息获取�？�100还可包括电场分布信息获取模块和磁场分布信息获取�？椋渲�:
[0079]所述电场分布信息获取�？橛糜谕ü槐涞绯√酵吩诰嗬胨隹氐缭吹谋砻娴谝辉ど韪叨鹊牡谝簧杵矫婺诙运隹氐缭唇写怪狈较虻慕〉绯∩瑁纱怪钡绯≡谒龅谝簧杵矫嫔系牡绯∏慷确植夹畔ⅲ�
[0080]所述磁场分布信息获取模块用于通过交变磁场探头在距离所述开关电源的表面第二预设高度的第二扫描平面内对所述开关电源进行两个水平方向的近场磁场扫描，生成所述两个水平方向的水平电场在所述第一扫描平面上的磁场强度分布信息。
[0081]本实施例,可快速精确地检测到电场在第一扫描表面的电场强度分布信息和磁场在第二扫描表面的磁场强度分布信息。
[0082]优选地，所述第一预设高度可为1mm，如图2所示，探头与开关电源的表面间的距离为1mm，所探测电场的方向为垂直扫描平面的方向。扫描频率范围与纹波的频率范围一致，通常从300kHz到30MHz，或者更大范围。在其他实施方式中，所述第一预设高度还可为其他数值。若被测开关电源的结构比较特殊，可以通过水平交变电场探头进行探测。
[0083]进一步地，所述第二预设高度可为1mm，如图2所示，探头与开关电源的表面间的距离为1mm，所探测磁场方向为扫描平面的水平X方向以及水平Y方向，得到水平磁场X分量以及Y分量在扫描表面上的强度分布，扫描频率范围与纹波的频率范围一致，通常从300kHz到30MHz，或者更大范围。在其他实施方式中，所述第二预设高度还可为其他数值。
[0084]更进一步地，也可以把X分量和Y分量合并成为一个平面上的绝对值H =
(hx2+hy2)1/2。
[0085]在另一个实施例中，分布信息获取�？�100还可包括水平电场分布信息获取�？椋糜谕ü浇槐涞绯√酵吩诰嗬胨隹氐缭吹谋砻娴谌ど韪叨鹊牡谌杵矫婺诙运隹氐缭唇兴椒较虻慕〉绯∩瑁伤降绯≡谒龅谌杵矫嫔系牡绯∏慷确植夹畔�。
[0086]优选地，所述第三预设高度可为1mm，探头与开关电源的表面间的距离为1臟，所探测电场的方向为水平扫描平面的方向。扫描频率范围与纹波的频率范围一致，通常从300kHz到30MHz，或者更大范围。在其他实施方式中，所述第三预设高度还可为其他数值。
[0087]对于第一标识获取�？�200,可对应电场强度在所述第一扫描表面内的分布位置，预设各分布位置的位置标识。所述电场阈值可以选取在扫描平面内开关电源位置之外进行扫描检测所得的本底。
[0088]对于第二标识获取�？�300,可对应磁场强度在所述第二扫描表面内的分布位置，预设各分布位置的位置标识。所述电场阈值可以选取在扫描平面内开关电源位置之外进行扫描检测所得的本底。对于纹波噪声电压源确定�？�400,可预先建立所述第一扫描表面内各位置与所述开关电源的各电源部位间的对应关系。
[0089]在一个实施例中，本发明开关电源的纹波噪声检测系统还可包括电场强度获取�？椤⒌谝徊钪的？楹偷谝辉づ心？椋渲�:
[0090]所述电场强度获取�？橛糜谕ü槐涞绯√酵吩诰嗬胨隹氐缭吹耐槐砻嫖恢貌煌叨确直鸲运隹氐缭唇写怪狈较虻慕〉绯∩瑁袢《杂γ扛龈叨鹊牡绯∏慷�。
[0091]所述第一差值�？橛糜诨袢《杂θ我饬礁龈叨鹊牡绯∏慷鹊牟钪�。
[0092]所述第一预判�？橛糜谠谒霾钪翟谠ど璧绯〔钪捣段谑保ㄖ鑫撇ㄔ肷缪乖慈范？橐运龅谝晃恢帽晔端杂Φ牡缭床课晃撇ㄔ肷缪乖此谖恢�。
[0093]所述第一预判�？榛褂糜谠谒霾钪挡辉谠ど璧绯〔钪捣段谑保ㄖ龇植夹畔⒒袢∧？橹匦禄袢《钥氐缭唇械绯〗∩杷傻牡绯≡谄渌砻嫖恢玫牡绯∏慷确植夹畔�。
[0094]本实施例，可进一步确认检测到的纹波噪声电压源所在位置的准确度。确保检测的正确率。
[0095]优选地，所述高度可为lmm、0.5mm,当开关电源各电源部位未设置在同一表面时，可验证近场扫描高度对扫描的电场强度的影响，若影响在合理范围内，则以在同一扫描表面近场扫描所得电场强度分布信息检测纹波噪声电压源的位置。若影响不在合理范围内，则对应各电源部位，分别在距离各电源部分相同高的不同扫描表面近场扫描获得电场强度分布信息。
[0096]如图3所示，可手动将探头固定到距离预设电源部位不同高度的位置进行近场电场扫描。
[0097]对于纹波噪声电流源确定�？�500，可预先建立所述第二扫描表面内各位置与所述开关电源的各电源部位间的对应关系。
[0098]在一个实施例中，还包括磁场强度获取模块、第二差值�？楹偷诙づ心？�,其中:
[0099]所述磁场强度获取�？橛糜谕ü槐浯懦√酵吩诰嗬胨隹氐缭吹耐槐砻嫖恢貌煌叨确直鸲运隹氐缭唇辛礁鏊椒较虻慕〈懦∩瑁袢《杂γ扛龈叨鹊拇懦∏慷�。
[0100]所述第二差值�？橛糜诨袢《杂θ我饬礁龈叨鹊拇懦∏慷鹊牟钪�。
[0101]所述第二预判�？橛糜谠谒霾钪翟谠ど璐懦〔钪捣段谑保ㄖ鑫撇ㄔ肷缌髟慈范？橐运龅谝晃恢帽晔端杂Φ牡缭床课晃撇ㄔ肷缪乖此谖恢�。
[0102]所述二预判模块还用于在所述差值不在预设电场差值范围内时，通知所述分布信息获取�？橹匦禄袢《钥氐缭唇写懦〗∩杷傻拇懦≡谄渌砻嫖恢玫拇懦∏慷确植夹畔�。
[0103]本实施例，可进一步确认检测到的纹波噪声电流源所在位置的准确度。确保检测的正确率。
[0104]优选地，所述高度可为lmm、0.5mm，当开关电源各电源部位未设置在同一表面时，可验证近场扫描高度对扫描的磁场强度的影响，若影响在合理范围内，则以在同一扫描表面近场扫描所得磁场强度分布信息检测纹波噪声电压源的位置。若影响不在合理范围内，则对应各电源部位，分别在距离各电源部分相同高度的不同扫描表面近场扫描获得磁场强度分布信息。
[0105]如图3所示，可手动将探头固定到距离预设电源部位不同高度的位置进行近场磁场扫描。
[0106]本发明可通过包括探头、空间移动平台、显微摄像装置、信号分析装置和计算机的电磁场近场扫描装置对开关电源进行电磁场近场扫描，生成电磁场分布信息。所述探头和所述计算机分别与所述信号分析装置连接，所述空间移动平台和所述显微摄像装置分别与所述计算机连接，所述探头固定于所述空间移动平台。所述计算机发送指令，控制所述空间移动平台空间移动，固定于所述空间移动平台的探头移动，逐点扫描开关电源的电磁场近�。凳辈杉氐缭吹绱懦〗〉牡缧藕攀荩⒔杉降牡缧藕攀莘⑺椭了鲂藕欧治鲎爸茫鲂藕欧治鲎爸梅治鏊龅缧藕攀荩袢⌒藕挪饬渴荩⒔鲂藕挪饬渴莘⑺椭了黾扑慊鱿晕⑸阆褡爸眉嗖馑鎏酵酚胨隹氐缭粗涞木嗬耄⒔嗖饣竦玫木嗬胧莘⑺椭了黾扑慊黾扑慊菟鲂藕挪饬渴莺退鼍嗬胧荩砘竦每氐缭吹牡绱懦》植夹畔�。
[0107]请参阅图5和图6，图5是本发明开关电源的纹波噪声检测方法中交变磁场频谱图；图6是本发明开关电源的纹波噪声检测方法中开关电源的纹波噪声傅里叶变换后的频谱图。
[0108]基于开关电源电路中的纹波噪声与探头之间的耦合作用(电场耦合以及磁场耦合)，在开关电源表面的一处所探测到的交变磁场频谱图如图5所示，对同一开关电源的纹波噪声进行傅里叶变换后所得的频谱图如图6所示。
[0109]对比图5和图6可知，两附图中的频谱在峰位上基本是对应的，通过检测开关电源内部或表面上相应的电磁波可检测到纹波噪声在开关电源中的生成位置和传播路径。
[0110]请参阅图7，图7是本发明开关电源的纹波噪声检测方法中电磁场强度信息分布图。
[0111]通过本发明开关电源的纹波噪声检测方法可对反激式开关电源进行电磁场近场扫描，图7中的(a)图和(b)图分别是扫描平面上的X、Y两个水平方向上的磁场强度，(C)为垂直于反激式开关电源表面的电场强度。通过图7可精确定位纹波电流产生位置和纹波电压的产生位置。除此之外，还可通过手动扫描寻找其他位置的交变电、磁场强度来检测其他由于高度不够近而被忽略的纹波电流以及纹波电压源。
[0112]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.一种开关电源的纹波噪声检测方法，其特征在于，包括以下步骤: 获取对预设负载下的开关电源进行电磁场近场扫描所生成的电磁场分布信息，其中，所述电磁场分布信息包括电场在第一扫描表面的电场强度分布信息和磁场在第二扫描表面的磁场强度分布信息； 获取所述电场强度分布信息中强度高于电场阈值的电场所处表面位置的第一位置标识； 获取所述磁场强度分布信息中强度高于磁场阈值的磁场所处表面位置的第二位置标识； 根据所述第一扫描表面与所述开关电源的各电源部位间的对应关系，查找所述第一位置标识所对应的电源部位为纹波噪声电压源所在位置； 根据所述第二扫面表面与所述开关电源的各电源部位间的对应关系，查找所述第二位置标识所对应的电源部位为纹波噪声电流源所在位置。
2.根据权利要求1所述的开关电源的纹波噪声检测方法，其特征在于，获取对预设负载下的开关电源进行电磁场近场扫描所生成的电场在第一扫描表面的电场强度分布信息和磁场在第二扫描表面的磁场强度分布信息的步骤包括以下步骤: 通过交变电场探头在距离所述开关电源的表面第一预设高度的第一扫描平面内对所述开关电源进行垂直方向的近场电场扫描，生成垂直电场在所述第一扫描平面上的电场强度分布信息； 通过交变磁场探头在距离所述开关电源的表面第二预设高度的第二扫描平面内对所述开关电源进行两个水平方向的近场磁场扫描，生成所述两个水平方向的水平电场在所述第一扫描平面上的磁场强度分布信息。
3.根据权利要求2所述的开关电源的纹波噪声检测方法，其特征在于，生成垂直电场在所述第一扫描平面上的电场强度分布信息的步骤之后，还包括以下步骤: 通过水平交变电场探头在距离所述开关电源的表面第三预设高度的第三扫描平面内对所述开关电源进行水平方向的近场电场扫描，生成水平电场在所述第三扫描平面上的电场强度分布信息。
4.根据权利要求1所述的开关电源的纹波噪声检测方法，其特征在于，在查找所述第一位置标识所对应的电源部位为纹波噪声电压源所在位置的步骤之后，还包括以下步骤: 通过交变电场探头在距离所述开关电源的同一表面位置不同高度分别对所述开关电源进行垂直方向的近场电场扫描，获取对应每个高度的电场强度； 获取对应任意两个高度的电场强度的差值； 若所述差值在预设电场差值范围内，则以所述第一位置标识所对应的电源部位为纹波噪声电压源所在位置； 若否，则重新获取对开关电源进行电场近场扫描所生成的电场在其他表面位置的电场强度分布信息。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的开关电源的纹波噪声检测方法，其特征在于，在查找所述第二位置标识所对应的电源部位为纹波噪声电流源所在位置的步骤之后，还包括以下步骤: 通过交变磁场探头在距离所述开关电源的同一表面位置不同高度分别对所述开关电源进行两个水平方向的近场磁场扫描，获取对应每个高度的磁场强度； 获取对应任意两个高度的磁场强度的差值； 若所述差值在预设磁场差值范围内，则以所述第二位置标识所对应的电源部位为纹波噪声电流源所在位置； 若否，则重新获取对开关电源进行磁场近场扫描所生成的磁场在其他表面位置的磁场强度分布信息。
6.一种开关电源的纹波噪声检测系统，其特征在于，包括: 分布信息获取�？椋糜诨袢《栽ど韪涸叵碌目氐缭唇械绱懦〗∩杷傻牡绱懦》植夹畔ⅲ渲校龅绱懦》植夹畔ǖ绯≡诘谝簧璞砻娴牡绯∏慷确植夹畔⒑痛懦≡诘诙璞砻娴拇懦∏慷确植夹畔ⅲ� 第一标识获取�？椋糜诨袢∷龅绯∏慷确植夹畔⒅星慷雀哂诘绯°兄档牡绯∷Ρ砻嫖恢玫牡谝晃恢帽晔叮� 第二标识获取�？椋糜诨袢∷龃懦∏慷确植夹畔⒅星慷雀哂诖懦°兄档拇懦∷Ρ砻嫖恢玫牡诙恢帽晔叮� 纹波噪声电压源确定�？椋糜诟菟龅谝簧璞砻嬗胨隹氐缭吹母鞯缭床课患涞亩杂叵担檎宜龅谝晃恢帽晔端杂Φ牡缭床课晃撇ㄔ肷缪乖此谖恢茫晃撇ㄔ肷缌髟慈范？椋糜诟菟龅诙姹砻嬗胨隹氐缭吹母鞯缭床课患涞亩杂叵担檎宜龅诙恢帽晔端杂Φ牡缭床课晃撇ㄔ肷缌髟此谖恢�。
7.根据权利要求6所述的开关电源的纹波噪声检测系统，其特征在于，所述分布信息获取�？榛拱ǖ绯》植夹畔⒒袢∧？楹痛懦》植夹畔⒒袢∧？椋渲�: 所述电场分布信息获取�？橛糜谕ü槐涞绯√酵吩诰嗬胨隹氐缭吹谋砻娴谝辉ど韪叨鹊牡谝簧杵矫婺诙运隹氐缭唇写怪狈较虻慕〉绯∩瑁纱怪钡绯≡谒龅谝簧杵矫嫔系牡绯∏慷确植夹畔ⅲ� 所述磁场分布信息获取�？橛糜谕ü槐浯懦√酵吩诰嗬胨隹氐缭吹谋砻娴诙ど韪叨鹊牡诙杵矫婺诙运隹氐缭唇辛礁鏊椒较虻慕〈懦∩瑁伤隽礁鏊椒较虻乃降绯≡谒龅谝簧杵矫嫔系拇懦∏慷确植夹畔ⅰ�
8.根据权利要求7所述的开关电源的纹波噪声检测系统，其特征在于，所述分布信息获取�？榛拱ㄋ降绯》植夹畔⒒袢∧？椋糜谕ü浇槐涞绯√酵吩诰嗬胨隹氐缭吹谋砻娴谌ど韪叨鹊牡谌杵矫婺诙运隹氐缭唇兴椒较虻慕〉绯∩瑁伤降绯≡谒龅谌杵矫嫔系牡绯∏慷确植夹畔�。
9.根据权利要求6所述的开关电源的纹波噪声检测系统，其特征在于，还包括电场强度获取�？�、第一差值�？楹偷谝辉づ心？椋渲�: 所述电场强度获取�？橛糜谕ü槐涞绯√酵吩诰嗬胨隹氐缭吹耐槐砻嫖恢貌煌叨确直鸲运隹氐缭唇写怪狈较虻慕〉绯∩瑁袢《杂γ扛龈叨鹊牡绯∏慷龋� 所述第一差值�？橛糜诨袢《杂θ我饬礁龈叨鹊牡绯∏慷鹊牟钪担� 所述第一预判�？橛糜谠谒霾钪翟谠ど璧绯〔钪捣段谑保ㄖ鑫撇ㄔ肷缪乖慈范？橐运龅谝晃恢帽晔端杂Φ牡缭床课晃撇ㄔ肷缪乖此谖恢茫� 所述第一预判�？榛褂糜谠谒霾钪挡辉谠ど璧绯〔钪捣段谑保ㄖ龇植夹畔⒒袢∧？橹匦禄袢《钥氐缭唇械绯〗∩杷傻牡绯≡谄渌砻嫖恢玫牡绯∏慷确植夹畔ⅰ�
10.根据权利要求6至9中任意一项所述的开关电源的纹波噪声检测系统，其特征在于，还包括磁场强度获取�？�、第二差值�？楹偷诙づ心？椋渲�: 所述磁场强度获取�？橛糜谕ü槐浯懦√酵吩诰嗬胨隹氐缭吹耐槐砻嫖恢貌煌叨确直鸲运隹氐缭唇辛礁鏊椒较虻慕〈懦∩瑁袢《杂γ扛龈叨鹊拇懦∏慷龋� 所述第二差值�？橛糜诨袢《杂θ我饬礁龈叨鹊拇懦∏慷鹊牟钪担� 所述第二预判�？橛糜谠谒霾钪翟谠ど璐懦〔钪捣段谑保ㄖ鑫撇ㄔ肷缌髟慈范？橐运龅诙恢帽晔端杂Φ牡缭床课晃撇ㄔ肷缌髟此谖恢茫� 所述二预判�？榛褂糜谠谒霾钪挡辉谠ど璧绯〔钪捣段谑保ㄖ龇植夹畔⒒袢∧？橹匦禄袢《钥氐缭唇写懦〗∩杷傻拇懦≡谄渌砻嫖恢玫拇懦∏慷确植夹畔�。
【文档编号】G01R29/26GK104459361SQ201410837105
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月26日 优先权日:2014年12月26日
【发明者】方文啸, 陈立辉, 何小琦, 恩云飞, 肖庆中 申请人:工业和信息化部电子第五研究所
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