鉅大LARGE | 點擊量：1120次 | 2021年08月29日
開關(guān)電源紋波的原因及抑制方法是什么
開關(guān)電源紋波的測量
基本要求：使用示波器AC耦合，20MHz帶寬限制，拔掉探頭的地線
1，AC耦合是去掉重疊的直流電壓，得到準(zhǔn)確的波形。
2，打開20MHz帶寬限制是戒備高頻噪聲的*，戒備測出錯誤的結(jié)果。因為高頻成分幅值較大，測量的時候應(yīng)除去。
3，拔掉示波器探頭的接地夾，使用接地環(huán)測量，是為了減少*。很多部門沒有接地環(huán)，假如誤差準(zhǔn)許也筆直用探頭的接地夾測量。但在判斷是不是合格時要考慮這個因素。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
還有一點是要使用50Ω終端。橫河示波器的資料上解析說，50Ω模塊是除去DC成分，精確測量AC成分。但是很少有示波器配這種專門的探頭，大多數(shù)情況是使用標(biāo)配100KΩ到10MΩ的探頭測量，影響暫時不清楚。
上面是測量開關(guān)紋波時基本的留意事項。假如示波器探頭不是筆直接觸輸出點，應(yīng)當(dāng)用雙絞線，或者50Ω同軸電纜方式測量。
在測量高頻噪聲時，使用示波器的全通帶，一般為幾百兆到GHz級別。其他與上述相同?？赡懿煌墓居胁煌奶綔y辦法。歸根究竟第一要清楚自己的探測結(jié)果。第二要得到客戶認(rèn)可。
有關(guān)示波器：
有些數(shù)字示波器因為*和存儲深度的原由，無法正確的測量出紋波。這時應(yīng)更換示波器。這方面有時候雖然老的模擬示波器帶寬惟有幾十兆，但表現(xiàn)要比數(shù)字示波器好。
泰克公司有專門分開測量上述兩種紋波(噪聲)的軟件，可以看一下參考資料5。同樣，有關(guān)示波器的接地，電源探測的相關(guān)知識，也可以看一下。
開關(guān)電源紋波的抑制
關(guān)于開關(guān)紋波，理論上和實際上都是一定存在的。通常抑制或減少它的做法有三種：
1、加大電感和輸出電容濾波
依據(jù)開關(guān)電源的公式，電感內(nèi)電流波動大小和電感值成反比，輸出紋波和輸出電容值成反比。所以加大電感值和輸出電容值可以減小紋波。
同樣，輸出紋波與輸出電容的關(guān)系：vripple=Imax/(Co×f)?？梢钥闯?，加大輸出電容值可以減小紋波。
通常的做法，關(guān)于輸出電容，使用鋁電解電容以達到大容量的目的。但是電解電容在抑制高頻噪聲方面效果不是很好，而且ESR也比較大，所以會在它旁邊并聯(lián)一個陶瓷電容，來彌補鋁電解電容的不足。
同時，開關(guān)電源工作時，輸入端的電壓Vin不變，但是電流是隨開關(guān)變化的。這時輸入電源不會很好地供應(yīng)電流，通常在靠近電流輸入端(以bucK型為例，是SWITcH附近)，并聯(lián)電容來供應(yīng)電流。
上面這種做法對減小紋波的用途是有限的。因為體積限制，電感不會做的很大；輸出電容新增到一定程度，對減小紋波就沒有分明的效果了；新增開關(guān)頻率，又會新增開關(guān)損失。所以在要求比較嚴(yán)格時，這種辦法并不是很好。有關(guān)開關(guān)電源的原理等，可以參考各類開關(guān)電源設(shè)計手冊。
2、二級濾波，就是再加一級LC濾波器
LC濾波器對噪紋波的抑制用途比較分明，依據(jù)要除去的紋波頻率選擇適宜的電感電容構(gòu)成濾波電路，一般能夠很好的減小紋波。
采樣點選在LC濾波器之前(Pa)，輸出電壓會降低。因為任何電感都有一個直流電阻，當(dāng)有電流輸出時，在電感上會有壓降萌生，導(dǎo)致電源的輸出電壓降低。而且這個壓降是隨輸出電流變化的。
采樣點選在LC濾波器之后(Pb)，這樣輸出電壓就是我們所希望得到的電壓。但是這樣在電源系統(tǒng)內(nèi)部引入了一個電感和一個電容，有可能會導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。有關(guān)系統(tǒng)穩(wěn)定，很多資料有解析，這里不具體寫了。
3、開關(guān)電源輸出之后，接LDO濾波
這是減少紋波和噪聲最有效的方法，輸出電壓恒定，不要改變原有的反饋系統(tǒng)，但也是成本最高，功耗最高的方法。任何一款LDO都有一項指標(biāo)：噪音抑制比。是一條頻率-db曲線，如右圖是凌特公司LT3024的曲線。
對減小紋波。開關(guān)電源的PCb布線也非常關(guān)鍵，這是個很赫手的問題。有專門的開關(guān)電源PCb工程師，關(guān)于高頻噪聲，由于頻率高幅值較大，后級濾波雖然有一定用途，但效果不分明。這方面有專門的研究，簡單的做法是在二極管上并電容C或RC，或串聯(lián)電感。
4、在二極管上并電容C或RC
二極管高速導(dǎo)通截止時，要考慮寄生參數(shù)。在二極管反向恢復(fù)期間，等效電感和等效電容成為一個RC振蕩器，萌生高頻振蕩。為了抑制這種高頻振蕩，需在二極管兩端并聯(lián)電容C或RC緩沖網(wǎng)絡(luò)。電阻一般取10Ω-100Ω，電容取4.7pF-2.2nF。
在二極管上并聯(lián)的電容C或者RC，其取值要經(jīng)過反復(fù)實驗才能確定。假如選用不當(dāng)，反而會造成更嚴(yán)重的振蕩。
對高頻噪聲要求嚴(yán)格的話，可以采用軟開關(guān)技術(shù)。有關(guān)軟開關(guān)，有很多書專門解析。
5、二極管后接電感（EMI濾波）
這也是常用的抑制高頻噪聲的辦法。針對萌生噪聲的頻率，選擇適宜的電感元件，同樣能夠有效地抑制噪聲。要留意的是，電感的額定電流要滿足實際的要求。比較簡單的做法，不再具體解釋。
