リップル仕様は、測定条件が比較可能でない限り、信頼性をもって比較することはできません。 50mVピークツーピーク（mVp-p）のリップル定格の電源が、80mVp-p定格の電源よりも必ずしも低ノイズであるとは限りません。オシロスコープの帯域幅、プローブの接続方法、負荷条件の違いによって、報告される結果は変わり得ます。2つの電源を比較する前に、データシートに記載された数値だけでなく、各リップル値がどのように測定されたかを確認してください。
リップル仕様は実際に何を教えてくれるのか？
出力リップルとは、電源のDC出力に残留する不要なAC電圧変動のことです。メーカーは通常、ミリボルトピークツーピーク（mVp-p）で表し、観測された波形内で測定された最高電圧と最低電圧の差を表します。
例えば、100mVp-pという仕様は、規定の試験条件下で100mVのピークツーピーク変動が測定されたことを示します。
しかし、数値だけでは測定の全体像を説明するものではありません。2つのデータシートが異なるリップル値を報告している場合、それは単にメーカーが異なる試験方法を用いたからかもしれません。
リップル自体のより広範な説明については、こちらのガイドをご参照ください 電源のリップルとノイズ.
1. オシロスコープの帯域幅が重要な理由
測定帯域幅は、リップル測定値にどの周波数成分が含まれるかを決定します。
電源の出力には、比較的低周波のリップルだけでなく、高周波のスイッチングノイズやスパイクが含まれることがあります。より広い測定帯域幅を持つオシロスコープは、これらの高周波成分をより多く捕捉できます。
例えば、同じ電源を2つのオシロスコープ設定で試験する場合を想像してください：
| 測定設定 | オシロスコープが捕捉するもの |
|---|---|
| 20MHz帯域幅 | 制限された帯域幅内の低周波リップルおよびノイズ成分 |
| 200MHz帯域幅 | より広い周波数範囲。追加のスイッチングスパイクを含む可能性がある |
200MHzの測定では、20MHz設定ではフィルタリングされる周波数成分が含まれるため、より高いピークツーピーク値が表示される可能性があります。
これは必ずしも電源の実際の性能が変化したことを意味するものではありません。変化したのは測定帯域幅だけです。
20MHzの帯域幅制限は電源のリップル測定に一般的に使用されていますが、普遍的な要件ではありません。一部のアプリケーションでは、高周波ノイズを評価するために広帯域測定が必要です。
データシートを比較する際は、「リップルおよびノイズ：100mVp-p、20MHz帯域幅」といった記載を探してください。“ 別のメーカーが異なる帯域幅で100mVp-pを規定している場合、その2つの数値は直接同等ではありません。
2. プローブ接続がリップル測定に与える影響
同じオシロスコープ設定であっても、プローブの電源への接続方法によって測定値が大きく影響を受けることがあります。
標準的なオシロスコーププローブには、多くの場合、長いグランドリードが付属しています。このリードはより大きな測定ループを形成し、特にスイッチング電源周辺で電磁干渉を拾いやすくなります。
その結果、オシロスコープは、電源出力自体ではなく測定セットアップに部分的に起因する追加のスパイクを表示する可能性があります。
より信頼性の高い測定のために、エンジニアはしばしば以下を使用します：
- 短いグランド接続 不要なノイズピックアップを低減するため。
- チップアンドバレルプロービング プローブチップとグランド間のループを最小化するため。
- 適切に終端された同軸接続 適切な低ノイズ・高周波測定のため。
測定場所も重要です。出力コンデンサの両端で直接取得した測定値は、離れたコネクタで取得した測定値とは異なる場合があります。これは、間にある配線やPCBトレースが追加の影響をもたらすためです。
したがって、2つのリップル測定は、理想的には同等のプローブ方法と測定場所を使用すべきです。
3. 負荷条件がリップル結果を変える理由
出力リップルは、接続されたデバイスが引き込む電流量によって変化する可能性があります。
全負荷で試験された電源は、半負荷またはほぼ無負荷で動作する同じユニットとは異なるリップル波形を生成する可能性があります。
例えば、12V、3Aの電源は以下の条件で試験されるかもしれません：
| 負荷条件 | 出力電流 |
|---|---|
| 無負荷 | 約0A |
| 半負荷 | 1.5A |
| 全負荷 | 3A |
これらの条件が必ずしも同一のリップル測定値を生成するわけではありません。
一部のスイッチングレギュレータは、効率を改善するために軽負荷時に動作モードを変更します。他のものは、出力電流が増加するにつれて異なるリップル特性を示します。
したがって、全負荷で測定されたリップル仕様は、半負荷で測定されたものと自動的に同等と見なすべきではありません。
データシートを確認する際は、リップル値が定格負荷、特定の出力電流、または定義された動作条件範囲に適用されるかどうかを確認してください。
電気的負荷が電源の動作に与える影響についての追加の背景情報は、電源の負荷変動率をご参照ください。
リップル仕様を公平に比較する方法
2つの電源を評価する際は、以下のチェックリストを使用してください：
- 帯域幅： 両方のリップル値は同じ帯域幅制限で測定されましたか？
- プローブ方法： 同様のプローブ接続とグラウンディング技術が使用されましたか？
- 測定箇所： 同等の出力ポイントで測定されましたか？
- 負荷条件： 両方の電源は定格負荷の同等の割合で動作していましたか？
- 測定定義： 両方の仕様は、同一の規定条件下におけるピークツーピークリップルおよびノイズを記述していますか？
例えば、20MHzおよび全負荷で測定された50mVp-pと、200MHzおよび半負荷で測定された80mVp-pを比較しても、同一条件下でどちらの電源のリップルが低いかは確定できません。
試験条件が記載されていない場合は、結論を出す前に測定の詳細を請求してください。
リップル仕様は出力電圧許容差と同じですか？
いいえ。リップルはDC出力に重畳されるAC変動を記述し、出力電圧許容差は規定条件下での公称DC電圧からの許容偏差を記述します。
電源は許容可能な公称出力電圧を維持しながら、測定可能なリップルを示すことがあります。
以下の記事をご参照ください： 出力電圧公差 これらの許容DC電圧変動の解釈方法について説明しています。
最終的なまとめ
リップル仕様は、その測定条件が理解されて初めて意味を持ちます。帯域幅はどの周波数成分が捕捉されるかを決定し、プローブ接続は測定精度に影響を与え、負荷条件は電源の動作に影響を与えます。
リップル性能を公平に比較するには、データシート上の単に最も低いmVp-p値ではなく、同等の条件下で測定された値を比較してください。
