2024年5月18日发(作者：厚春柏)
标准
·检测认证/
USB充电插座纹波测试分析
Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ＵＳＢ Ｃｈａｒｇｅｒ Ｓｏｃｋｅｔ Ｒｉｐｐｌｅ Ｔｅｓｔ
黄善维
（施耐德电气（中国）有限公司深圳分公司 深圳 518016）
摘要：
在分析USB充电插座工作原理和纹波产生原因的基础上，并用实例分享纹波的具体测试方法,和指出
了目前USB插座在纹波测试中需要关注的几个问题，并对这几个问题进行分析，进一步提出了相应的建议,
以减少这几个问题对纹波测试的影响。
关键词：
USB充电插座；纹波；影响
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ ＵＳＢ ｃｈａｒｇｅｒ ｓｏｃｋｅｔ ａｎｄ ｒｅａｓｏｎｓ ｏｆ ｒｉｐｐｌｅ ｇｅｎｅｒａｔｅｄ ｄｕｒｉｎｇ
ｕｓｉｎｇ ｔｉｍｅ， ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｓｔａｔｅｓ ｓｏｍｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｔｅｓｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ｓａｍｐｌｅｓ ａｎｄ ｐｒｏｐｏｓｅｓ ｓｅｖｅｒａｌ ｐｒｏｂｌｅｍｓ
ｗｈｉｃｈ ｎｅｅｄｓ ｔｏ ｂｅ ｃｏｎｃｅｒｎｅｄ ｄｕｒｉｎｇ ＵＳＢ ｃｈａｒｇｅｒ ｓｏｃｋｅｔ ｔｅｓｔｓ， ｔｈｅｎ ｗｅ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅｓｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ａｎｄ ｐｕｔ ｓｏｍｅ
ａｄｖｉｃｅｓ ｏｎ ｈｏｗ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅｉｒ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｒｉｐｐｌｅ ｔｅｓｔｓ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＵＳＢ ｃｈａｒｇｅｒ ｓｏｃｋｅｔ； ｒｉｐｐｌｅ； ｉｍｐａｃｔ
引言
随着智能产品在当今社会上越来越普及，ＵＳＢ
充电插座显得越来越重要，对ＵＳＢ充电插座的要
求也越来越高，其性能的好坏直接影响着智能设
备充电性能，为了保证ＵＳＢ充电插座始终处于良
好的工作状态，必须对其进行正确的测试。因此，
本文对ＵＳＢ充电插座纹波测试中所需要关注的因
素进行分析和明确。
往受到电网电压波动和负载电流变化的影响而难以保证稳定，
所以必须控制电路来维持电压的稳定。
２．２纹波的产生原因分析
纹波是指ＵＳＢ充电插座输出的直流电压中，叠加在直流
电压中的交流成份，它是整流和滤波电路之后，直流电压中所
残存的交流和噪声成份，是开关电源所特有的一项指标。引起
电源输出纹波的因素很多，主要有：市电经过整流，滤波后所
剩余的交流成份；还有低频纹波和高频纹波；共模噪声；开关
器件产生的噪声；调节控制环路引起的噪声。
１ ＵＳＢ充电插座的工作原理及纹波的产
生原因
２．１工作原理
ＵＳＢ充电插座的工作原理是经过输入整流滤
波，开关器件和高频变压器，输出整流滤波， 开
关电源控制电路，其工作原理如图１如示。市电
输入经过整流，变压，再整流滤波之后，输出电
压会变成比较平滑的直流电压，这个直流电压往
图1 USB充电插座工作原理框图
2018年08月/Aug.2018
27
标准·检测认证/
Standards Testing & Certification
纹波在实际应用中危害很大，例如：降低充电器的
效率，容易在用电器上产生谐波，较强的纹波会造成浪
涌电压或电流产生，导致烧坏设备，会干扰数字电路逻
辑关系，影响其正常工作。因此，我们必须对ＵＳＢ充电
器的纹波进行准确的测试。
２纹波测试方法
２．１测试事例
我们拿个实例来分析一下纹波的测试方法：一个５
Ｖ／２．４ Ａ ＵＳＢ充电插来做实例，图２是测试纹波的接线
图。
仪器选择：示波器ＴＤＳ３０１４Ｂ，和原配探头，电子负
载
按图２联接好产品，示波器按如下设置
１）通道设置，通道耦合方式先择交流耦合；
２）限制示波器带宽，应该选择示波器带宽为２０ ＭＨｚ；
３）探头首先选电压探头，而且衰减比例必须与实际
所用的探头衰减比例保持一致；
４）触发方式，如果是实时地观察纹波信号，应该选
择“自动”触发，示波器会自动跟随实际所测信号变化，
可以实时地显示你所测量的数值。如果想要铺捉某次测
量波形，则需要将触发方式设为“正常”；
５）采样长度，实际测量时，应仔细观察波形，直到
示波器显时真实完整的波形；
６）测量值，选择峰峰值；
７）选择输入电压和频率，合上电源开关，ＵＳＢ正常
输出，观察示波器上的波形；
８）微调示波器的时间轴和电压轴，观察到真实的纹
波波形，稳定之后记录数据；
９）图３是我们实际测试出来的波形。
２．２可能影响测试结果的几种因素
１）测试连接线和测试点的选择
测试连接和测试点的选择对纹波测试的准确性来说
也是很重要的。纹波测试时，为了避免引入其他的干扰，
电源和负载之间的连接线应尽量使用屏蔽的双绞线电缆，
28
日用电器/
Electrical Appliances
并且长度要尽可能短，线径要尽量粗。测试点的选择对
纹波也有影响，为了减少干扰，测试点尽量选在ＵＳＢ电
源的输出端，但实际为了测试方便，行业内很多情况都
是选在负载端，请参考表１的数据，测试点对测试结果
有影响，但结果影响不是很大。
２）负载的选择
目前大部分测试都是使用电子负载和水泥负载。纹
波测试所用的负载的选择是很关键的，如果负载中含有
容性或感性成分，就有可能产生谐波等干扰叠加在电源
输出端，这样对纹波的测试会带来影响。通过实验比较，
图2 USB充电插座纹波测线接线框图
图3 USB充电插座纹波测量波形实例
表1 测试点纹波测试结果的影响
测试点测试条件测试结果（mV）
电源端
电子负载，普通探头，并且探头上并
0.1 uF陶瓷电容和10 uF电解电容
67.4
负载端
电子负载，普通探头，并且探头上并
0.1 uF陶瓷电容和10 uF电解电容
75.6
如表２，所用的负载对纹波测试结果影响，差异并不是
很大。原因是什么呢，可能是现在品牌的电子负载对本
身的要求也很高，设计是都会尽可能减少干扰，而且必
须满足一定的标准要求。所以电子负载和水泥电阻测试
结果相差不大，所以行业内普遍都是用电子负载。但也
要注意，有些杂牌电子负载，也有可能对纹波产生较大
的干扰，测试时要注意。
３）探头的选择
测试纹波有一种专用的示波器探头，专用的示波器
探头上有个地线环，其探头的尖端接触电源输出的正极，
地线环接触电源的负极，接触要可靠。这样是为了减少
普通探头的地线不屏蔽并且线较长，并且普通探头与地
线组成的回路面积太大，它相当于一根天线，极容易受
到ＥＭＩ的干扰，其输出的纹波和噪声电压比较大。但事
实上很多厂商还是用普通探头，所以我们用普通探头时，
最好在探头上并联二个电容，１个是０．１ ｕＦ的陶瓷电容
和１０ ｕＦ的电解电容，而且地线要绞在探头正极上，这样
会尽可能减少ＥＭＩ的干扰。请参考表３， 在没有专业示
波器探头下，用普通探头并电容是比较有效地减少ＥＭＩ
的干扰的。
３纹波的行业标准与相关要求
ＵＳＢ充电插座安规要求需要满足ＧＢ ４９４３．１－２０１１，
但ＧＢ ４９４３．１－２０１１并没有对纹波提出要求，但可以参考”
中华人民共和国通信行业标准“ＹＤ／Ｔ １５９１－２００９的要求，
这行业标准要求小于２００ ｍＶ，但并没有规定测试方法。
并且ＵＳＢ充电插座的行业内的要求也是２００ ｍＶ，在控
制成本之内，当然做的越小越好。以上的实例都是满足
行业要求的。
４ 结束语
通过上述探讨我们可以发现，合理的选择负载，测
试连接和测试点，还测试探头的选择，对正确的测试纹
波都很重要的。如何确认电子负载是否有干扰，下次我
们可以再一起探讨。本文对这几个影响因素做的分析研
标准
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表2 负载对纹波测试结果的影响
所用负载测试条件测试结果（mV）
接线为负载端，普通探头，并且
水泥负载探头上并0.1 uF陶瓷电容和10 uF73.8
电解电容
接线为负载端，普通探头，并且
电子负载探头上并0.1 uF陶瓷电容和10 uF75.6
电解电容
表3 探头对纹波测试结果的影响
所用探头测试条件测试结果（ｍＶ）
普通探头接线为负载端，电子负载９２．７
普通探头加电容接线为负载端，电子负载７５．６
究和建议，提供了正确的测试纹波方法。测试过程中可
能还有更多的细节会影响到测试结果，希望大家能参考
本文的基础上，具体问题具体分析才能更准确地测试纹
波。
参考文献：
[1] GB 4943.1-2011 信息技术设备 安全 第1部分：通用要求[S].
[2] YD/T 1591-2009 移动通信终端电源适配器及充电/数据接口技术要
求和测试方法[S].
[3] 周志敏,纪爱华.图解开关电源测试及应用技能[M].北京:电子工
业出版社, 2015.
[4] 普利斯曼,比得斯,莫瑞.开关电源设计[M].北京:电子工业出版社,
2010.
作者简介：
黄善维，高级测试工程师，主要从事调光电子开关和USB插座的测试
和测试研发工作。
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黄善维
（施耐德电气（中国）有限公司深圳分公司 深圳 518016）
摘要：
在分析USB充电插座工作原理和纹波产生原因的基础上，并用实例分享纹波的具体测试方法,和指出
了目前USB插座在纹波测试中需要关注的几个问题，并对这几个问题进行分析，进一步提出了相应的建议,
以减少这几个问题对纹波测试的影响。
关键词：
USB充电插座；纹波；影响
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ ＵＳＢ ｃｈａｒｇｅｒ ｓｏｃｋｅｔ ａｎｄ ｒｅａｓｏｎｓ ｏｆ ｒｉｐｐｌｅ ｇｅｎｅｒａｔｅｄ ｄｕｒｉｎｇ
ｕｓｉｎｇ ｔｉｍｅ， ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｓｔａｔｅｓ ｓｏｍｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｔｅｓｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ｓａｍｐｌｅｓ ａｎｄ ｐｒｏｐｏｓｅｓ ｓｅｖｅｒａｌ ｐｒｏｂｌｅｍｓ
ｗｈｉｃｈ ｎｅｅｄｓ ｔｏ ｂｅ ｃｏｎｃｅｒｎｅｄ ｄｕｒｉｎｇ ＵＳＢ ｃｈａｒｇｅｒ ｓｏｃｋｅｔ ｔｅｓｔｓ， ｔｈｅｎ ｗｅ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅｓｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ａｎｄ ｐｕｔ ｓｏｍｅ
ａｄｖｉｃｅｓ ｏｎ ｈｏｗ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅｉｒ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｒｉｐｐｌｅ ｔｅｓｔｓ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＵＳＢ ｃｈａｒｇｅｒ ｓｏｃｋｅｔ； ｒｉｐｐｌｅ； ｉｍｐａｃｔ
引言
随着智能产品在当今社会上越来越普及，ＵＳＢ
充电插座显得越来越重要，对ＵＳＢ充电插座的要
求也越来越高，其性能的好坏直接影响着智能设
备充电性能，为了保证ＵＳＢ充电插座始终处于良
好的工作状态，必须对其进行正确的测试。因此，
本文对ＵＳＢ充电插座纹波测试中所需要关注的因
素进行分析和明确。
往受到电网电压波动和负载电流变化的影响而难以保证稳定，
所以必须控制电路来维持电压的稳定。
２．２纹波的产生原因分析
纹波是指ＵＳＢ充电插座输出的直流电压中，叠加在直流
电压中的交流成份，它是整流和滤波电路之后，直流电压中所
残存的交流和噪声成份，是开关电源所特有的一项指标。引起
电源输出纹波的因素很多，主要有：市电经过整流，滤波后所
剩余的交流成份；还有低频纹波和高频纹波；共模噪声；开关
器件产生的噪声；调节控制环路引起的噪声。
１ ＵＳＢ充电插座的工作原理及纹波的产
生原因
２．１工作原理
ＵＳＢ充电插座的工作原理是经过输入整流滤
波，开关器件和高频变压器，输出整流滤波， 开
关电源控制电路，其工作原理如图１如示。市电
输入经过整流，变压，再整流滤波之后，输出电
压会变成比较平滑的直流电压，这个直流电压往
图1 USB充电插座工作原理框图
2018年08月/Aug.2018
27
标准·检测认证/
Standards Testing & Certification
纹波在实际应用中危害很大，例如：降低充电器的
效率，容易在用电器上产生谐波，较强的纹波会造成浪
涌电压或电流产生，导致烧坏设备，会干扰数字电路逻
辑关系，影响其正常工作。因此，我们必须对ＵＳＢ充电
器的纹波进行准确的测试。
２纹波测试方法
２．１测试事例
我们拿个实例来分析一下纹波的测试方法：一个５
Ｖ／２．４ Ａ ＵＳＢ充电插来做实例，图２是测试纹波的接线
图。
仪器选择：示波器ＴＤＳ３０１４Ｂ，和原配探头，电子负
载
按图２联接好产品，示波器按如下设置
１）通道设置，通道耦合方式先择交流耦合；
２）限制示波器带宽，应该选择示波器带宽为２０ ＭＨｚ；
３）探头首先选电压探头，而且衰减比例必须与实际
所用的探头衰减比例保持一致；
４）触发方式，如果是实时地观察纹波信号，应该选
择“自动”触发，示波器会自动跟随实际所测信号变化，
可以实时地显示你所测量的数值。如果想要铺捉某次测
量波形，则需要将触发方式设为“正常”；
５）采样长度，实际测量时，应仔细观察波形，直到
示波器显时真实完整的波形；
６）测量值，选择峰峰值；
７）选择输入电压和频率，合上电源开关，ＵＳＢ正常
输出，观察示波器上的波形；
８）微调示波器的时间轴和电压轴，观察到真实的纹
波波形，稳定之后记录数据；
９）图３是我们实际测试出来的波形。
２．２可能影响测试结果的几种因素
１）测试连接线和测试点的选择
测试连接和测试点的选择对纹波测试的准确性来说
也是很重要的。纹波测试时，为了避免引入其他的干扰，
电源和负载之间的连接线应尽量使用屏蔽的双绞线电缆，
28
日用电器/
Electrical Appliances
并且长度要尽可能短，线径要尽量粗。测试点的选择对
纹波也有影响，为了减少干扰，测试点尽量选在ＵＳＢ电
源的输出端，但实际为了测试方便，行业内很多情况都
是选在负载端，请参考表１的数据，测试点对测试结果
有影响，但结果影响不是很大。
２）负载的选择
目前大部分测试都是使用电子负载和水泥负载。纹
波测试所用的负载的选择是很关键的，如果负载中含有
容性或感性成分，就有可能产生谐波等干扰叠加在电源
输出端，这样对纹波的测试会带来影响。通过实验比较，
图2 USB充电插座纹波测线接线框图
图3 USB充电插座纹波测量波形实例
表1 测试点纹波测试结果的影响
测试点测试条件测试结果（mV）
电源端
电子负载，普通探头，并且探头上并
0.1 uF陶瓷电容和10 uF电解电容
67.4
负载端
电子负载，普通探头，并且探头上并
0.1 uF陶瓷电容和10 uF电解电容
75.6
如表２，所用的负载对纹波测试结果影响，差异并不是
很大。原因是什么呢，可能是现在品牌的电子负载对本
身的要求也很高，设计是都会尽可能减少干扰，而且必
须满足一定的标准要求。所以电子负载和水泥电阻测试
结果相差不大，所以行业内普遍都是用电子负载。但也
要注意，有些杂牌电子负载，也有可能对纹波产生较大
的干扰，测试时要注意。
３）探头的选择
测试纹波有一种专用的示波器探头，专用的示波器
探头上有个地线环，其探头的尖端接触电源输出的正极，
地线环接触电源的负极，接触要可靠。这样是为了减少
普通探头的地线不屏蔽并且线较长，并且普通探头与地
线组成的回路面积太大，它相当于一根天线，极容易受
到ＥＭＩ的干扰，其输出的纹波和噪声电压比较大。但事
实上很多厂商还是用普通探头，所以我们用普通探头时，
最好在探头上并联二个电容，１个是０．１ ｕＦ的陶瓷电容
和１０ ｕＦ的电解电容，而且地线要绞在探头正极上，这样
会尽可能减少ＥＭＩ的干扰。请参考表３， 在没有专业示
波器探头下，用普通探头并电容是比较有效地减少ＥＭＩ
的干扰的。
３纹波的行业标准与相关要求
ＵＳＢ充电插座安规要求需要满足ＧＢ ４９４３．１－２０１１，
但ＧＢ ４９４３．１－２０１１并没有对纹波提出要求，但可以参考”
中华人民共和国通信行业标准“ＹＤ／Ｔ １５９１－２００９的要求，
这行业标准要求小于２００ ｍＶ，但并没有规定测试方法。
并且ＵＳＢ充电插座的行业内的要求也是２００ ｍＶ，在控
制成本之内，当然做的越小越好。以上的实例都是满足
行业要求的。
４ 结束语
通过上述探讨我们可以发现，合理的选择负载，测
试连接和测试点，还测试探头的选择，对正确的测试纹
波都很重要的。如何确认电子负载是否有干扰，下次我
们可以再一起探讨。本文对这几个影响因素做的分析研
标准
·检测认证/
表2 负载对纹波测试结果的影响
所用负载测试条件测试结果（mV）
接线为负载端，普通探头，并且
水泥负载探头上并0.1 uF陶瓷电容和10 uF73.8
电解电容
接线为负载端，普通探头，并且
电子负载探头上并0.1 uF陶瓷电容和10 uF75.6
电解电容
表3 探头对纹波测试结果的影响
所用探头测试条件测试结果（ｍＶ）
普通探头接线为负载端，电子负载９２．７
普通探头加电容接线为负载端，电子负载７５．６
究和建议，提供了正确的测试纹波方法。测试过程中可
能还有更多的细节会影响到测试结果，希望大家能参考
本文的基础上，具体问题具体分析才能更准确地测试纹
波。
参考文献：
[1] GB 4943.1-2011 信息技术设备 安全 第1部分：通用要求[S].
[2] YD/T 1591-2009 移动通信终端电源适配器及充电/数据接口技术要
求和测试方法[S].
[3] 周志敏,纪爱华.图解开关电源测试及应用技能[M].北京:电子工
业出版社, 2015.
[4] 普利斯曼,比得斯,莫瑞.开关电源设计[M].北京:电子工业出版社,
2010.
作者简介：
黄善维，高级测试工程师，主要从事调光电子开关和USB插座的测试
和测试研发工作。
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