開關(guān)電源紋波

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1、紋波開關(guān)電源輸出紋波主要來源于五個方面：輸入低頻紋波、高頻紋波、寄生參數(shù)引起的共模紋波噪聲、功率器件開關(guān)過程中產(chǎn)生的超高頻諧振噪聲和閉環(huán)調(diào)節(jié)控制引起的紋波噪聲。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，DC輸出端并0.1uF/50V瓷片電容和10uF/50V電解電容?！　?、AC耦合是去掉疊加的直流電壓，得到準(zhǔn)確的波形?！　?、打開20MHz帶寬限制是防止高頻噪聲的干擾，防止測出錯誤的結(jié)果。因為高頻成分幅值較大，測量的時候應(yīng)除去?！　?、拔掉示波器探頭的接地夾，使用接地環(huán)測量；或者用專門的紋波測試探頭。

2、是為了減少干擾。開關(guān)電源輸出紋波產(chǎn)生原因與解決方法1、低頻紋波低頻紋波是與輸出電路的濾波電容容量相關(guān)，電容的容量不可能無限制地增加，導(dǎo)致輸出低頻紋波的殘留。交流紋波經(jīng)DC/DC變換器衰減后，在開關(guān)電源輸出端表現(xiàn)為低頻噪聲，其大小由DC/DC變換器的變比和控制系統(tǒng)的增益決定.電流型控制DC/DC變換器的紋波抑制比電壓型稍有提高，但其輸出端的低頻交流紋波仍較大，若要實現(xiàn)開關(guān)電源的低紋波輸出，則必須對低頻電源紋波采取濾波措施，可采用前級預(yù)穩(wěn)壓和增大DC/DC變換器閉環(huán)增益來消除。低頻紋波抑制的幾種常用的方法：a、加大輸出低頻濾波的電感,電容參數(shù),使低

3、頻紋波降低到所需的指標(biāo)。b、采用前饋控制方法,降低低頻紋波分量。2、高頻紋波高頻紋波噪聲來源于高頻功率開關(guān)變換電路。在電路中，通過功率器件對輸入直流電壓進(jìn)行高頻開關(guān)變換而后整流濾波再實現(xiàn)穩(wěn)壓輸出的，在其輸出端含有與開關(guān)工作頻率相同頻率的高頻紋波，其對外電路的影響大小主要和開關(guān)電源的變換頻率、輸出濾波器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)有關(guān)，設(shè)計中盡量提高功率變換器的工作頻率，可以減少對高頻開關(guān)紋波的濾波要求?！　「哳l紋波抑制的目的是給高頻紋波提供通路，常用的方法有以下幾種：??a、提高開關(guān)電源工作頻率,以提高高頻紋波頻率,有利于抑制輸出高頻紋波。b、加大輸出高頻濾波

4、器,可以抑制輸出高頻紋波。C、采用多級濾波。3、寄生參數(shù)引起的共模紋波噪聲寄生參數(shù)引起的共模紋波噪聲由于功率器件與散熱器底板和變壓器原、副邊之間存在寄生電容，導(dǎo)線存在寄生電感,因此當(dāng)矩形波電壓作用于功率器件時，開關(guān)電源的輸出端因此會產(chǎn)生共模紋波噪聲，減小與控制功率器件、變壓器與機(jī)殼地之間的寄生電容，并在輸出側(cè)加共模抑制電感及電容，可減小輸出的共模紋波噪聲。減小輸出共模紋波噪聲的常用方法：a、輸出采用專門設(shè)計的EMI濾波器。b、降低開關(guān)毛刺幅度。4、超高頻諧振噪聲超高頻諧振噪聲主要來源于高頻整流二極管反向恢復(fù)時二極管結(jié)電容、功率器件開關(guān)時功率器件

5、結(jié)電容與線路寄生電感的諧振，頻率一般為1-10MHz,通過選用軟恢復(fù)特性二極管、結(jié)電容小的開關(guān)管和減少布線長度等措施可以減少超高頻諧振噪聲。5、閉環(huán)調(diào)節(jié)控制引起的紋波噪聲開關(guān)電源都需對輸出電壓進(jìn)行閉環(huán)控制,調(diào)節(jié)器參數(shù)設(shè)計的不適當(dāng)也會引起紋波，當(dāng)輸出端波動時通過反饋網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入調(diào)節(jié)器回路，可能導(dǎo)致調(diào)節(jié)器的自激振蕩,引起附加紋波，此紋波電壓一般沒有固定的頻率。在開關(guān)直流電源中,往往因調(diào)節(jié)器參數(shù)選擇不適當(dāng)會引起輸出紋波的增大。這部分紋波可通過以下方法進(jìn)行抑制：?a、在調(diào)節(jié)器輸出增加對地的補償網(wǎng)絡(luò),調(diào)節(jié)器的補償可抑制調(diào)節(jié)器自激引起的紋波增大。???b、合理

6、選擇閉環(huán)調(diào)節(jié)器的開環(huán)放大倍數(shù)和閉環(huán)調(diào)節(jié)器的參數(shù)，開環(huán)放大倍數(shù)過大有時會引起調(diào)節(jié)器的振蕩或自激,使輸出紋彼含量增加，過小的開環(huán)放大倍數(shù)使輸出電壓穩(wěn)定性變差及紋波含量增加，所以調(diào)節(jié)器的開環(huán)放大倍數(shù)及閉環(huán)調(diào)節(jié)器的參數(shù)要合理選取，調(diào)試中要根據(jù)負(fù)載狀況進(jìn)行調(diào)節(jié)。???c、在反饋通道中不增加純滯后濾波環(huán)節(jié)，使延時滯后降到最小，以增加閉環(huán)調(diào)節(jié)的快速性和及時性，對抑制輸出電壓紋波是有益的。補充：對于開關(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　　根據(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

7、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?！　⊥瑯樱敵黾y波與輸出電容的關(guān)系：vripple=Imax/(Co×f)。?可以看出，加大輸出電容值可以減小紋波?！　⊥ǔ５淖龇?，對于輸出電容，使用鋁電解電容以達(dá)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提供電流，通常在靠近電流輸入端(以BucK型為例，是SWITcH附近)，并聯(lián)電容來提供電流。　　

8、上面這種做法對減小紋波的作用是有限的。因為體積限制，電感不會做的很大；輸出電容增加到一定程度，對減小紋波就沒有明顯的效果了；增加開關(guān)頻率，又會增加開關(guān)