鉅大鋰電 | 點擊量：0次 | 2020年05月19日
行業(yè)技術(shù)分享：開關(guān)電源紋波的出現(xiàn)以及抑制
開關(guān)電源紋波的出現(xiàn)
我們最終的目的是要把輸出紋波降低到可以忍受的程度，達到這個目的最根本的解決方法就是要盡量防止紋波的出現(xiàn)，首先要清楚開關(guān)電源紋波的種類和出現(xiàn)原因。
開關(guān)電源中最簡單的拓撲結(jié)構(gòu)-buck降壓型電源
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耦合是去掉疊加的直流電壓，得到準確的波形。
2、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，是為了減少干擾。很多部門沒有接地環(huán)，假如誤差允許也直接用探頭的接地夾測量。但在判斷是否合格時要考慮這個因素。
還有一點是要使用50Ω終端。橫河示波器的資料上介紹說，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)紋波時基本的注意事項。假如示波器探頭不是直接接觸輸出點，應該用雙絞線，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。可能不同的公司有不同的測試方法。歸根到底第一要清楚自己的測試結(jié)果。第二要得到客戶認可，
有關(guān)示波器：
有些數(shù)字示波器因為干擾和存儲深度的原因，無法正確的測量出紋波。這時應更換示波器。這方面有時候雖然老的模擬示波器帶寬只有幾十兆，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。同樣，有關(guān)示波器的接地，電源測試的相關(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
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。
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)電容來供應電流。
應用該對策后，BUCK型開關(guān)電源如下圖所示：
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，對減小紋波就沒有明顯的效果了；新增開關(guān)頻率，又會新增開關(guān)損失。所以在要求比較嚴格時，這種方法并不是很好。
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明顯，根據(jù)要除去的紋波頻率選擇合適的電感電容構(gòu)成濾波電路，一般能夠很好的減小紋波。
但是，這種情況下要考慮反饋比較電壓的采樣點。(如下圖所示)
4、在二極管上并電容C或RC
下圖是實際用二極管的等效電路。二極管高速導通截止時，要考慮寄生參數(shù)。在二極管反向恢復期間，等效電感和等效電容成為一個RC振蕩器，出現(xiàn)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。
