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，badiaoshiboqitantoudejiedijia

，shiyongjiedihuanceliang，shiweilejianshaoganrao。henduobumenmeiyoujiedihuan，ruguowuchayunxuyezhijieyongtantoudejiedijiaceliang。danzaipanduanshifouhegeshiyaokaolvzhegeyinsu。

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
genjukaiguandianyuandegongshi，dianganneidianliubodongdaxiaohedianganzhichengfanbi，shuchuwenboheshuchudianrongzhichengfanbi。suoyijiadadianganzhiheshuchudianrongzhikeyijianxiaowenbo。

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）
這zhe也ye是shi常chang用yong的de抑yi製zhi高gao頻pin噪zao聲sheng的de方fang法fa。針zhen對dui產chan生sheng噪zao聲sheng的de頻pin率lv
，選xuan擇ze合he適shi的de電dian感gan元yuan件jian，同tong樣yang能neng夠gou有you效xiao地di抑yi製zhi噪zao聲sheng。需xu要yao注zhu意yi的de是shi，電dian感gan的de額e定ding電dian流liu要yao滿man足zu實shi際ji的de要yao求qiu。比bi較jiao簡jian單dan的de做zuo法fa，不bu再zai詳xiang細xi解jie釋shi。

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)。