一、纹波的测试方法

示波器带宽设置为20M,读值选取峰峰值,去除示波器探头上的夹子与地线(因为这个本身的夹子与地线会形成环路,像一个天线接收杂讯,引入一些不必要的杂讯),使用接地环(不使用接地环也可以,不过要考虑其产生的误差),在探头上并联一个10UF电解电容与一个0.1UF瓷片电容,用示波器的探针直接进行测试;如果示波器探头不是直接接触输出点,应该用双绞线,或者50Ω同轴电缆方式测量。

二、开关电源纹波的主要分类

开关电源输出纹波主要来源于五个方面:

(1)输入低频纹波;

(2)高频纹波;

(3)寄生参数引起的共模纹波噪声;

(4)功率器件开关过程中产生的超高频谐振噪声;

(5)闭环调节控制引起的纹波噪声。

三、改善方法

(1)低频纹波与输出电路的滤波电容容量相关。常见的抑制低频纹波方法:加大输出低频滤波的电感,电容参数。

  • 电容上的纹波有两个成分,一个是充放电时的电压升降量,一个是电流进出电容时ESR上的I*R电压降量;
  • 通过输出纹波与输出电容的关系式:Vripple=Imax/(Co×f)可以看出,加大输出电容值可以减小纹波;
  • 采用并联的方式减小ESR值,或者使用LOW ESR电容。

(2)高频纹波噪声主要是由于开关电源内部电路中的元件参数不匹配或寄生效应导致的。例如,电容器的寄生电感、电阻器的寄生电容等都会产生高频纹波噪声。这种噪声通常具有较高的频率,但幅度相对较小。常用的抑制方法:

  • 采用多级滤波;
  • 加大输出高频滤波器
  • 提高开关电源工作频率,以此提高高频纹波频率

(3)共模纹波噪声是由于开关电源内部电路中的元件之间存在电位差而产生的。当开关电源工作在高频时,电位差会导致电流在元件之间流动,从而产生共模纹波噪声。这种噪声对电路性能和稳定性产生较大影响,需要采取措施进行抑制。

  • 采取专门设计的EMI滤波器;
  • 降低开关毛刺幅度

(4)超高频谐振噪声是由于开关电源内部电路中的元件之间存在谐振效应而产生的。当开关电源工作在高频时,元件之间的谐振效应会导致电流和电压的波动,从而产生超高频谐振噪声。这种噪声对电路性能和稳定性产生较大影响,需要采取措施进行抑制。

  • 采用软恢复特性二极管;
  • 使用结电容小的开关管;
  • 减少布线长度。