开关电源纹波产生分析

随着SWITCH 的开关，电感L 中的电流也是在输出电流的有效值上下波动的。所以在输出端也会出现一个与SWITCH 同频率的纹波，一般所说的纹波就是指这个。它与输出电容的容量和ESR 有关系。这个纹波的频率与开关电源相同，为几十到几百KHz。 开关电源纹波是电源系统中的一个重要参数，它指的是在稳压电源输出电压中叠加的交流分量，通常是由开关电源工作过程中的电流波动引起的。纹波的频率与开关电源的工作频率相同，通常在几十到几百千赫兹之间。纹波的大小与输出电容的容量和等效串联电阻（ESR）密切相关，电容越大、ESR越低，纹波幅度就越小。 开关电源中的纹波主要由两部分组成：一是与开关元件（如双极型晶体管或MOSFET）开通和关断时上升和下降时间对应的高频噪声，频率通常为几十兆赫兹；二是二极管反向恢复时产生的谐振噪声，同样也在几十兆赫兹范围。此外，对于AC/DC变换器，还会存在与输入AC电源频率一致的交流噪声（50~60Hz）以及由功率器件外壳等效电容引起的共模噪声。 测量开关电源纹波时，需要注意以下几点： 1. 使用示波器进行AC耦合，以消除直流电压的影响，获取真实纹波波形。 2. 打开20MHz带宽限制，防止高频噪声干扰，确保测量准确。 3. 拔掉探头的地线，使用接地环测量，以减少干扰。 4. 使用50Ω终端，以精确测量交流成分。 抑制开关电源纹波的方法主要有三种： 1. 加大电感和输出电容滤波：增大电感值能减小电感中电流的波动，增加输出电容值可降低纹波。通常采用铝电解电容提供大容量，陶瓷电容并联用于抑制高频噪声。 2. 二级LC滤波器：通过选择合适的电感和电容构成滤波电路，针对特定频率的纹波进行有效抑制。但需注意，LC滤波器可能导致电源系统的稳定性问题。 3. 使用低压差线性稳压器（LDO）：LDO具有较高的噪声抑制能力，能提供恒定的输出电压，但成本较高且功耗较大。 在实际应用中，除了上述方法，还需要关注开关电源的PCB布线设计，良好的布局可以有效地减少高频噪声的传播，提高电源系统的整体性能。此外，不同公司的测试方法可能存在差异，关键是确保测量结果准确，并得到客户的认可。在选择示波器时，应考虑其带宽、存储深度等因素，必要时可借助专用软件或设备进行更精确的测量。