电源纹波产生的原因和通常的解决方法

一、开关电源的概念

习惯上，高频开关整流AC-DC和DC-DC改换器被称作开关电源。因为其高作业频率，带来了设备的体积和重量的减小。因为开关电源的改换效率高，能量损耗削减，下降了电源环境温度，改善了作业人员的环境。作业性能的进步。相对于相控电源来说，开关电源不只节省能源，也节省了资料和体积。

开关电源产品首要使用领域有计算机、通讯办公设备、操控设备、电子仪器、电视、摄像机、电子游戏机等产品。在电脑、电子仪器和通讯系统中使用极为广泛的开关电源，在近半个世纪的开展过程中，因具有轻、小、高效等优点而逐步替代传统的线性电源和相控电源，成为电子电源中的主流产品。

开关电源开展中一个永久的主题是完成电源的高频率、高效率、小体积、低成本。高作业频率，能够进步动态呼应，也是削减体积和重量的重要途径；高效率，削减热损耗，完成高功率密度；小体积，削减变压器，电感和电容的体积，一起还要统筹高可靠性和低成本。

二、开关电源纹波发生的机理和解决方案

1、纹波发生的机理

惯例AC/DC，关电源的作业模式是把电网电压全波整流变为直流电，经高频开关改换由开关变压器阻隔并升、降压，经高频二极管整流滤波后以直流电输出。开关电源输出纹波首要来源于五个方面：输入低频纹波、高频纹波、寄生参数引起的共模纹波噪声、功率器材开关过程中发生的超高频谐振噪声和闭环调理操控引起的纹波噪声。

（1）低频纹波

低频纹波是与输出电路的滤波电容容量相关。因为开关电源体积的限制，电解电容的容量不可能无限制地添加，导致输出低频纹波的残留，该输出纹波频率随整流电路办法的不同而不同。

一般的开关电源由AC / DC和DC / DC两部分组成。AC / DC的根本结构为整流滤波电路，它输出的直流电压中含有沟通低频纹波，其频率为输入沟通电源频率的二倍，幅值与电源输出功率及滤波电容容量有关，一般操控在10%以内。该沟通纹波经DC/DC改换器衰减后，在开关电源输出端表现为低频噪声，其巨细由DC/DC改换器的变比和操控系统的增益决议。例如：对一般24V电源来说，电压型操控DC/DC改换器的纹波按捺比一般为45～50dB，其输出端的低频沟通纹波有效值为60～120mV。电流型操控DC / DC改换器的纹波按捺比稍有进步，但其输出端的低频沟通纹波仍较大。若要完成开关电源的低纹波输出，则必须对低频电源纹波采取滤波措施。可选用前级预稳压和增大DC / DC改换器闭环增益来消除。

（2）高频纹波

高频纹波噪声来源于高频功率开关改换电路，在电路中，经过功率器材对输入直流电压进行高频开关改换而后整流滤波再完成稳压输出的，在其输出端含有与开关作业频率相同频率的高频纹波，其对外电路的影响巨细首要和开关电源的改换频率、输出滤波器的结构和参数有关，规划中尽量进步功率改换器的作业频率，能够削减对高频开关纹波的滤波要求。

（3）共模纹波噪声

因为功率器材与散热器底板和变压器原、副边之间存在寄生电容，导线存在寄生电感，因此当矩形波电压作用于功率器材时，开关电源的输出端因此会发生共模纹波嗓声。减小与操控功率器材、变压器与机壳地之间的寄生电容，并在输出侧加共模按捺电感及电容，可减小输出的共模纹波噪声。

（4）超高频谐振噪声

超高频谐振噪声首要来源于高频整流二极管反向恢复时二极管结电容、功率器材开关时功率器材结电容与线路寄生电感的谐振，频率一般为1～10MHz，经过选用软恢复特性二极管、结电容小的开关管和削减布线长度等措施能够削减超高频谐振噪声。

（5）闭环调理操控引起的纹波噪声

开关电源都需对输出电压进行闭环操控，调理器参数规划的不适当也会引起纹波。当输出端动摇时经过反馈网络进入调理器回路，可能导致调理器的自激振荡，引起附加纹波。此纹波电压一般没有固定的频率。

2、按捺纹波的一般措施和办法

（1）低频纹波的按捺

低频纹波按捺的几种常用的办法：

a、加大输出低频滤波的电感，电容参数，使低频纹波下降到所需的目标。

b、选用前馈操控办法，下降低频纹波重量。

（2）高频纹波的按捺

高频纹波按捺的目的是给高频纹波供给通路，常用的办法有以下几种：

a、进步开关电源作业频率，以进步高频纹波频率，有利于按捺输出高频纹波。

b、加大输出高频滤波器，能够按捺输出高频纹波。

c、选用多级滤波。

（3）共模纹波噪声的按捺

减小输出共模纹波嗓声的常用办法：

a.输出选用专门规划的EMI滤波器

b.下降开关毛刺起伏

（4）闭环调理器参数不适当引起的纹波按捺

在开关直流电源中，往往因调理器参数挑选不适当会引起输出纹波的增大，这部分纹波可经过以下办法进行按捺。

a、在调理器输出添加对地的补偿网络，调理器的补偿可按捺调理器自激引起的纹波增大。

b、合理挑选闭环调理器的开环扩大倍数和闭环调理器的参数，开环扩大倍数过大有时会引起调理器的振荡或自激，使输出纹彼含量添加，过小的开环扩大倍数使输出电压稳定性变差及纹波含量添加，所以调理器的开环扩大倍数及闭环调理器的参数要合理选取，调试中要根据负载情况进行调理。

c、在反馈通道中不添加纯滞后滤波环节，使延时滞后降到最小，以添加闭环调理的快速性和及时性，对按捺输出电压纹波是有利的。


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