中心議題：

• 開關電源紋波的產生原因
• 開關電源紋波的測量方法
• 開關電源紋波的抑製手段

解決方案：

• 加大電感和輸出電容濾波
• 多加一級LC濾波器
• 開關電源輸出之後，接LDO濾波
• 在二極管上並電容C或RC
• 二極管後接電感

開關電源紋波的產生
我wo們men最zui終zhong的de目mu的de是shi要yao把ba輸shu出chu紋wen波bo降jiang低di到dao可ke以yi忍ren受shou的de程cheng度du，達da到dao這zhe個ge目mu的de最zui根gen本ben的de解jie決jue方fang法fa就jiu是shi要yao盡jin量liang避bi免mian紋wen波bo的de產chan生sheng，首shou先xian要yao清qing楚chu開kai關guan電dian源yuan紋wen波bo的de種zhong類lei和he產chan生sheng原yuan因yin。

隨著SWITCH的開關

，電感L中的電流也是在輸出電流的有效值上下波動的。所以在輸出端也會出現一個與SWITCH同頻率的紋波，一般所說的紋波就是指這個。它與輸出電容的容量和ESR有關係。這個紋波的頻率與開關電源相同，為幾十到幾百KHz。

另外
，SWITCH一般選用雙極性晶體管或者MOSFET
，不管是哪種
，在其導通和截止的時候
，都會有一個上升時間和下降時間。這時候在電路中就會出現一個與SWITCH上升下降時間的頻率相同或者奇數倍頻的噪聲，一般為幾十MHz。同樣二極管D在反向恢複瞬間
，其等效電路為電阻電容和電感的串聯
，會引起諧振，產生的噪聲頻率也為幾十MHz。這兩種噪聲一般叫做高頻噪聲，幅值通常要比紋波大得多。

如果是AC／DC變換器


，除了上述兩種紋波(噪聲)以外，還有AC噪聲，頻率是輸入AC電源的頻率
，為50～60Hz左zuo右you。還hai有you一yi種zhong共gong模mo噪zao聲sheng
，是shi由you於yu很hen多duo開kai關guan電dian源yuan的de功gong率lv器qi件jian使shi用yong外wai殼ke作zuo為wei散san熱re器qi，產chan生sheng的de等deng效xiao電dian容rong導dao致zhi的de。因yin為wei本ben人ren是shi做zuo汽qi車che電dian子zi研yan發fa的de
，對dui於yu後hou兩liang種zhong噪zao聲sheng接jie觸chu較jiao少shao
，所suo以yi暫zan不bu考kao慮lv。

開關電源紋波的測量
基本要求：使用示波器AC耦合
，20MHz帶寬限製，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帶寬限製是防止高頻噪聲的幹擾，防止測出錯誤的結果。因為高頻成分幅值較大
，測量的時候應除去。
3
，拔ba掉diao示shi波bo器qi探tan頭tou的de接jie地di夾jia，使shi用yong接jie地di環huan測ce量liang
，是shi為wei了le減jian少shao幹gan擾rao。很hen多duo部bu門men沒mei有you接jie地di環huan，如ru果guo誤wu差cha允yun許xu也ye直zhi接jie用yong探tan頭tou的de接jie地di夾jia測ce量liang。但dan在zai判pan斷duan是shi否fou合he格ge時shi要yao考kao慮lv這zhe個ge因yin素su。

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

，大多數情況是使用標配100KΩ到10MΩ的探頭測量，影響暫時不清楚。

上麵是測量開關紋波時基本的注意事項。如果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果。第二要得到客戶認可。
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關於示波器：
有you些xie數shu字zi示shi波bo器qi因yin為wei幹gan擾rao和he存cun儲chu深shen度du的de原yuan因yin
，無wu法fa正zheng確que的de測ce量liang出chu紋wen波bo。這zhe時shi應ying更geng換huan示shi波bo器qi。這zhe方fang麵mian有you時shi候hou雖sui然ran老lao的de模mo擬ni示shi波bo器qi帶dai寬kuan隻zhi有you幾ji十shi兆zhao
，但dan表biao現xian要yao比bi數shu字zi示shi波bo器qi好hao。

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
，關於示波器的接地
，電源測試的相關知識，也可以看一下。

開關電源紋波的抑製
對於開關紋波

，理論上和實際上都是一定存在的。通常抑製或減少它的做法有三種：

1，加大電感和輸出電容濾波
根(gen)據(ju)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)的(de)公(gong)式(shi)
，電(dian)感(gan)內(nei)電(dian)流(liu)波(bo)動(dong)大(da)小(xiao)和(he)電(dian)感(gan)值(zhi)成(cheng)反(fan)比(bi)
，輸(shu)出(chu)紋(wen)波(bo)和(he)輸(shu)出(chu)電(dian)容(rong)值(zhi)成(cheng)反(fan)比(bi)。所(suo)以(yi)加(jia)大(da)電(dian)感(gan)值(zhi)和(he)輸(shu)出(chu)電(dian)容(rong)值(zhi)可(ke)以(yi)減(jian)小(xiao)紋(wen)波(bo)。

同樣

，輸出紋波與輸出電容的關係：vripple=Imax/(Co×f)。可以看出，加大輸出電容值可以減小紋波。

通常的做法，對於輸出電容
，使用鋁電解電容以達到大容量的目的。但是電解電容在抑製高頻噪聲方麵效果不是很好，而且ESR也比較大，所以會在它旁邊並聯一個陶瓷電容
，來彌補鋁電解電容的不足。

同時
，開關電源工作時
，輸入端的電壓Vin不變，但是電流是隨開關變化的。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)
，並聯電容來提供電流。

上麵這種做法對減小紋波的作用是有限的。因為體積限製
，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；zengjiakaiguanpinlv，youhuizengjiakaiguansunshi。suoyizaiyaoqiubijiaoyangeshi，zhezhongfangfabingbushihenhao。guanyukaiguandianyuandeyuanlideng
，keyicankaogeleikaiguandianyuanshejishouce。

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製作用比較明顯，根據要除去的紋波頻率選擇合適的電感電容構成濾波電路
，一般能夠很好的減小紋波。

采樣點選在LC濾波器之前(Pa)
，輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)會(hui)降(jiang)低(di)。因(yin)為(wei)任(ren)何(he)電(dian)感(gan)都(dou)有(you)一(yi)個(ge)直(zhi)流(liu)電(dian)阻(zu)
，當(dang)有(you)電(dian)流(liu)輸(shu)出(chu)時(shi)
，在(zai)電(dian)感(gan)上(shang)會(hui)有(you)壓(ya)降(jiang)產(chan)生(sheng)，導(dao)致(zhi)電(dian)源(yuan)的(de)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)降(jiang)低(di)。而(er)且(qie)這(zhe)個(ge)壓(ya)降(jiang)是(shi)隨(sui)輸(shu)出(chu)電(dian)流(liu)變(bian)化(hua)的(de)。

采樣點選在LC濾波器之後(Pb)，zheyangshuchudianyajiushiwomensuoxiwangdedaodedianya。danshizheyangzaidianyuanxitongneibuyinruleyigedianganheyigedianrong，youkenenghuidaozhixitongbuwending。guanyuxitongwending，henduoziliaoyoujieshao
，zhelibuxiangxixiele。

3，開關電源輸出之後，接LDO濾波
這是減少紋波和噪聲最有效的辦法

，輸出電壓恒定，不需要改變原有的反饋係統，但也是成本最高，功耗最高的辦法。任何一款LDO都有一項指標：噪音抑製比。是一條頻率-dB曲線，如右圖是淩特公司LT3024的曲線。

對減小紋波。開關電源的PCB布線也非常關鍵，這是個很赫手的問題。有專門的開關電源PCBgongchengshi，duiyugaopinzaosheng，youyupinlvgaofuzhijiaoda

，houjilvbosuiranyouyidingzuoyong，danxiaoguobumingxian。zhefangmianyouzhuanmendeyanjiu，jiandandezuofashizaierjiguanshangbingdianrongC或RC，或串聯電感。

4，在二極管上並電容C或RC
二極管高速導通截止時
，要考慮寄生參數。在二極管反向恢複期間，等效電感和等效電容成為一個RC振蕩器，產生高頻振蕩。為了抑製這種高頻振蕩，需在二極管兩端並聯電容C或RC緩衝網絡。電阻一般取10Ω-100Ω
，電容取4.7pF-2.2nF。
在二極管上並聯的電容C或者RC，其取值要經過反複試驗才能確定。如果選用不當，反而會造成更嚴重的振蕩。

對高頻噪聲要求嚴格的話，可以采用軟開關技術。關於軟開關，有很多書專門介紹。

5，二極管後接電感（EMI濾波）
zheyeshichangyongdeyizhigaopinzaoshengdefangfa。zhenduichanshengzaoshengdepinlv
，xuanzeheshidedianganyuanjian
，tongyangnenggouyouxiaodiyizhizaosheng。xuyaozhuyideshi，diangandeedingdianliuyaomanzushijideyaoqiu。bijiaojiandandezuofa，buzaixiangxijieshi。

以(yi)上(shang)是(shi)關(guan)於(yu)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)紋(wen)波(bo)

，總(zong)結(jie)的(de)一(yi)些(xie)內(nei)容(rong)
，如(ru)果(guo)能(neng)加(jia)些(xie)波(bo)形(xing)就(jiu)更(geng)好(hao)了(le)。雖(sui)然(ran)可(ke)能(neng)不(bu)太(tai)全(quan)，但(dan)對(dui)一(yi)般(ban)的(de)應(ying)用(yong)已(yi)經(jing)足(zu)夠(gou)了(le)。關(guan)於(yu)噪(zao)聲(sheng)抑(yi)製(zhi)，實(shi)際(ji)中(zhong)並(bing)不(bu)一(yi)定(ding)全(quan)部(bu)應(ying)用(yong)
，重(zhong)要(yao)的(de)是(shi)根(gen)據(ju)自(zi)己(ji)的(de)設(she)計(ji)要(yao)求(qiu)，比(bi)如(ru)產(chan)品(pin)體(ti)積(ji)，成(cheng)本(ben)
，開(kai)發(fa)周(zhou)期(qi)等(deng)，選(xuan)擇(ze)合(he)適(shi)的(de)方(fang)法(fa)。