开关电源电压纹波

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1.概念及影响

1.1 什么是电压纹波？

1.2 纹波的危害

纹波的很多危害，所以我们要降低它，主要有以下几种。

• 容易造成浪涌电压和电流。因为电路中很多寄生电感和电容，变化的电压会在电容上产生变化的电流，变化的电流会在电感上产生变化的电压。
• 干扰数字电路的逻辑关系。因为数字高低电平有一定的电压范围，纹波的叠加可能使得高电平变成低电平，影响数字电路的工作状态。
• 会带来噪声的干扰，使图像设备，音响设备不能工作。
• 降低电源的效率。纹波叠加在电路中会增加额外的损耗。

2.来源

纹波有以下来源：

• 电容的影响。主要是电容的充放电和ESR引起的。
• 高频纹波。主要是开关器件开关导致，频率是开关频率。
• 寄生参数引起的共模纹波噪声。
• 功率器件开关过程中产生的超高频谐振噪声。主要是二极管反向恢复的结电容导致。
• 闭环调节控制引起的纹波噪声。
  下面主要讲电容的影响和环路的影响，因为实验中纹波频率较低。
  

2.1 电容的影响

• 电流纹波率一定的情况下（一般为经验值，0.4），负载越大，电容纹波越大
• 有两种方法减小纹波值，第一是增加电容容值，第二是增加开关频率
  2.电容ESR带来的纹波
  上面的电容纹波是不考虑ESR的，若考虑，电容的电流会在ESR上形成压降，叠加在之前的电压纹波上。
  两者的叠加情况如下
  
  3.电容ESL带来的纹波
  电容电流的变化，还会在其ESL(等效串联电感)上产生压降，如下图
  
  可以看到是一个跟时间无关的量，叠加在前两个波形上为
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  

2.2 环路的影响

3.减小纹波的方法

根据输出电压纹波产生的来源，有以下几种方法

• 选择ESR低的电容，将电解电容换成钽电容或者固态电容
• 增加电容容量，将多个电容并联，此方法还可以减小ESR,毕竟电阻并联使其和变小
• 增加开关频率，但是开关频率增加的过多，一方面会增加损耗，另一方面带来EMI的问题。
• 选择合适的环路参数。
  （目前尝试以上两种方法，纹波还是改善不大，后续找到原因再更新）
  

4.纹波的测量方法

5. 补充

PS:人总是遇到未知的东西会慌乱，会盲目的去试而不知其所以然，但是慢即是快，多去了解，多查资料，沉下心来，总会解决的。提醒自己，莫慌，莫乱。