最有效的开关电源纹波计算方法

buck电路电感纹波的比例系数
摘要：
1.Buck 电路概述
2.电感纹波的概念
3.比例系数的定义和计算方法
4.比例系数对Buck 电路性能的影响
5.结论
正文：
一、Buck 电路概述
Buck 电路，又称降压型开关电源，是一种基于开关管工作在开关状态下的直流- 直流变换器。

其主要由开关管、电感、电容和二极管等元件组成，广泛应用于电子设备中，为负载提供稳定的直流电压。

二、电感纹波的概念
在Buck 电路中，输出电压的纹波是指输出电压中交流分量的大小。

电感纹波则是指在电感器件上产生的纹波电压。

电感纹波的产生是由于开关管在开关过程中，导致电流发生突变，从而在电感上产生感应电动势，形成纹波。

三、比例系数的定义和计算方法
比例系数是用来描述电感纹波与输出电压之间的关系的一个系数，通常用字母K 表示。

比例系数K 的计算公式为：
K = (Vrms_纹波) / (Vrms_输出)
其中，Vrms_纹波表示电感纹波的有效值，Vrms_输出表示输出电压的有效值。

四、比例系数对Buck 电路性能的影响
比例系数K 对Buck 电路的性能有重要影响。

当比例系数K 增大时，电感纹波的幅值也会增大，导致输出电压的纹波电压增大，从而降低输出电压的稳定性；反之，当比例系数K 减小时，电感纹波的幅值也会减小，输出电压的纹波电压减小，提高输出电压的稳定性。

五、结论
总结来说，Buck 电路中电感纹波的比例系数是一个重要的参数，影响着电路的输出电压纹波。

buck电感纹波电流计算公式Buck电感纹波电流计算公式引言：在电源设计中，为了提高效率和稳定性，常常需要使用直流-直流（DC-DC）转换器来实现电压的变换。

而Buck转换器是一种常用的DC-DC转换器，它通过控制开关管的导通时间来调整输出电压。

在Buck转换器的设计过程中，了解和计算电感器的纹波电流是非常重要的，因为它直接影响电感器的选择和设计。

Buck电感纹波电流的定义：Buck电感纹波电流是指通过Buck转换器中电感器产生的交流电流，它的存在是由于开关管的导通和截止所引起的。

纹波电流的大小和频率与输入和输出电压、电感器的值以及开关管的工作频率等因素有关。

不同的设计要求对纹波电流的允许范围有不同的要求，因此准确计算和控制纹波电流是非常重要的。

Buck电感纹波电流的计算公式：Buck电感纹波电流的计算公式如下所示：\[ \Delta I_L = \frac{V_{out} \cdot (1-D)}{f \cdot L} \]其中，\(\Delta I_L\)为电感纹波电流；\(V_{out}\)为输出电压；\(D\)为开关管的占空比；\(f\)为开关频率；\(L\)为电感器的值。

根据这个公式，我们可以通过已知的输入和输出电压、开关频率和电感器的值来计算纹波电流。

这个公式的推导过程涉及一些电路分析和数学计算，这里就不展开了。

影响Buck电感纹波电流的因素：1. 输出电压：输出电压的大小直接影响纹波电流的大小，输出电压越大，纹波电流越小。

2. 开关频率：开关频率越高，纹波电流越小。

3. 电感器的值：电感器的值越大，纹波电流越小。

4. 开关管的占空比：占空比是指开关管导通时间与一个开关周期的比值，占空比越大，纹波电流越小。

如何控制Buck电感纹波电流：1. 选择合适的电感器：根据所需的纹波电流范围和其他设计要求，选择合适的电感器。

2. 调整开关频率：根据设计要求和性能需求，确定合适的开关频率，一般而言，较高的开关频率可以减小纹波电流。

1.原理图2.技术指标(1 输入电压:185V AC~240VAC(2输出电压1：+5VDC,额定电流1A，最小电流750mA ; (3输出电压2:+12VDC, 额定电流1A，最小电流100mA ; (4输出电压3:-12VDC ,额定电流1A，最小电流100mA ; (5输出电压4:+24VDC,额定电流1.5A，最小电流250mA ;(6输出电压纹波:+5V,±12V :最大100mV (峰峰值；+24V:最大250mV (峰峰值(7输出精度:+5V,±12V撮大± 5%; +24V:最大± 10%; (8效率:大于80% 3.参数计算(1输出功率：5V 112V 1224V 1.565out P A A A W =x + xx +x = (3-1 (2 输入功率：6581.2580%0.8out in P WP W ===(3-2 (3直流输入电压:采用单相桥式不可控整流电路(max240VAC 1.414=340VDCin V =x (3-3 (min185VAC 1.414=262VDCin V =x (3-4 (4最大平均电流：(m a x(m i n 81. 250. 31262inin in P W I A V V=(3-5(5最小平均电流： (min(max 81.250.24340 in in in P WI A V ==(3-6 (6峰值电流：可以采用下面两种方法计算，本文采用式(3-8的方法。

(minmax (min(min225581.251.550.4262out out out Pk C in in in P P P W I I A V D V V V x =====x (3-7 min 5.55.581.251.71262out Pk C in P W I I A V V x ==(3-8 (7 散热:基于MOSFET的反激式开关电源的经验方法:损耗的35%是由MOSFET产生, 60%是由整流部分产生的。

开关电源的设计及计算1.先计算BUCK 电容的损耗（电容的内阻为R buck 假设为350m Ω，输入范围为85VAC~264VAC,频率为50Hz ，P OUT =60W,V OUT =60W ）：电容的损耗：P buck =R buck *I buck,rms 2I buck,rms =I in,min1**32−cline t F t c :二极管连续导通的时间t c =linelineF VpeakV e F **2)min(arcsin *41π−=3ms其中：V min =linein ch in in in F C D P V V *)1(***2min ,min ,−−V peak =2*V in,min其图中的T1就是下面公式中t c或：V min =η*)*21(**2**2min ,min ,in c line o in in C t F P V V −−所以(假设最低输入电压时，输入电流=0.7A)：I buck,rms =I in,min1**32−cline t F =0.7*13*50*32−=1.3A P buck =350m*1.32=0.95W第一步计算电容损耗是为了使用其中的t c 值,电容的容量一般通用范围选2~3μ/W ，固定电压为1μ/W2.输入交流整流桥的计算(假设V TO =0.7V,R d =70m Ω)在同一个时间内有两个二极管同时导通，半个周期内两个二极管连续导通I d,rms =c line in t F I **3min ,=m3*50*37.0=1.04AP diodes =2*(V TO *2min ,in I +R d *I d,rms 2)=2*(0.7*27.0+70m*1.042)=640mW 一个周期内桥堆损耗为:P BR=2*P diodes =2*640m=1.28W桥堆功耗超过1.5W 时，我个人认为应加散热器（特别是电源的使用环境温度较高时）变压器和初级开关MOS ：反激式开关电源有两种模式CCM 和DCM ，各有优缺点。

开关电源电容选择计算方法开关电源的寿命很大程度受到电解电容的制约，而电解电容的寿命取决于其内核温升。

本文从纹波电流计算、纹波电流实测、电解电容选型、温度测试方法、寿命估算等方面，对电解电容作了全面的分析。

纹波电流产生的热量引起电容的内部温升，加速电解液的蒸发，当容值下降20%或损耗角增大为初始值的2~3倍时，预示着电解电容寿命的终结。

通过检查电容器上的纹波电流，可预测电容器的寿命。

本文以连续工作模式的反激变换器输出电容分析为例，重点从纹波电流角度全面分析电解电容的选型与寿命。

1、纹波电流计算假设已知连续工作模式的反激变换器，其输出电流Io 为1.25A，纹波率r为1.1，占空比D为0.62，开关频率为60kHz，由此可以计算次级纹波电流ΔIo和有效值电流Io.rms。

次级纹波电流ΔIo：有效值电流Io.rms：最终得到流过输出电容的纹波电流：图1直观的显示了该电容的纹波电流波形：图1 纹波电流波形2、电解电容选型由上述计算分析得到流过电容的纹波电流为1.72A，综合考虑体积和成本，选择了纹波电流为1.655A的电解电容。

该纹波电流需在电源开关频率下选择，如下列图某厂家电容手册的纹波电流有频率因子，不同频率下的纹波电流不同。

高频低阻电容均会给出100kHz下的纹波电流，本设计开关频率为60kHz，频率因子为0.96~1之间，在此取1即可。

图2 电容纹波电流频率因子注：纹波电流还有一个温度系数，例如105℃电容，在85℃环境温度下，允许的最大纹波电流约为额定最大纹波电流的1.73倍，该参数一般不在电容手册中表达。

3、纹波电流实测测试电解电容纹波电流时，需将电容引脚穿入电流探头中，通过示波器可读得交流有效值。

本设计实例的纹波电流测试结果如图3所示，示波器读得有效纹波电流为1.64A，与理论设计接近。

因此理论计算具有较大的工程指导意义。

图3 实测电容纹波电流4、温度测试方法测量容体表面温度Ts：需在电容器侧面的中间位置开展，如果由于外部影响导致电容器表面温度不均匀、不稳定，需综合测量电容器表面4个点的温度，再取平均值。

(１)输入电压：１85V AC~24０V AC ﻩ（2）输出电压１：+5ＶＤC ，额定电流１Ａ,最小电流750ｍA ； (３）输出电压2:+12VDC ，额定电流１A,最小电流100ｍA; (４)输出电压3：－12V ＤC ，额定电流1A ，最小电流100ｍＡ; （5）输出电压4：+２4ＶD Ｃ，额定电流１。

5Ａ，最小电流250mA;（6)输出电压纹波:+５Ｖ,±12V ：最大１00m Ｖ(峰峰值）；+24Ｖ：最大２50m Ｖ(峰峰值)(7)输出精度：+5V ，±12V:最大± 5%；+24V ：最大± 10%； (8）效率:大于８０% 3. 参数计算 （1）输出功率：5V 112V 1224V 1.565out P A A A W =⨯+⨯⨯+⨯= （３—1)(2）输入功率:6581.2580%0.8out in P WP W === （3—２) (3）直流输入电压:采用单相桥式不可控整流电路(max)240VAC 1.414=340VDC in V =⨯ （３-3) (min)185VAC 1.414=262VDC in V =⨯ (3—4）(４)最大平均电流:(max)(min)81.250.31262in in in P WI A V V=== (3-5） (５)最小平均电流：(min)(max)81.250.24340in in in P WI A V === (3—6） (6）峰值电流:可以采用下面两种方法计算，本文采用式（3—８）的方法。

(min)max (min)(min)225581.25 1.550.4262out out out Pk C in in in P P P WI I A V D V V V⨯======⨯ (3-7）min 5.5 5.581.25 1.71262out Pk C in P WI I A V V⨯==== (３－8） (7）散热:基于ＭＯＳFET 的反激式开关电源的经验方法:损耗的3５%是由ＭＯS ＦE Ｔ产生,60%是由整流部分产生的。

反激式开关电源的设计计算首先，需要明确设计参数：1. 输入电压（Vin）：反激式开关电源的输入电压一般为交流电网的标称电压，如220V或110V。

2. 输出电压（Vout）：反激式开关电源的输出电压需要满足目标设备的需求，例如5V、12V等。

3. 输出功率（Pout）：反激式开关电源的输出功率是根据目标设备的功率需求确定的，一般以瓦（W）为单位。

4. 开关频率（fsw）：反激式开关电源的开关频率一般在10kHz到100kHz之间，根据具体需求和性能要求确定。

设计步骤如下：1.计算电流和电压波形：根据输出功率和输出电压，可以计算出输出电流：Iout = Pout / Vout。

同时，可以根据输入和输出的电压波形关系，使用变压器的变比关系计算输入电流波形。

2.选择开关元件：根据开关频率和输出功率，可以选择合适的功率场效应管（MOSFET）作为开关元件。

选择时需要考虑开关速度、导通和截止损耗等因素。

3.选择变压器：根据输入和输出电压的变比，可以选择合适的变压器。

变压器的选择需要考虑输入输出功率、开关频率、能量传输效率等因素。

4.计算电感和电容：通过计算电流波形和电压波形的变化率，可以确定所需的输入和输出电感。

同时，通过计算输出电压的纹波和电流的纹波，可以选择合适的输出电容。

5.设计控制电路：根据输入和输出电压、开关频率以及开关元件的特性，设计合适的控制电路。

常见的控制方案有可变频率、可变占空比等，需要根据具体需求确定。

6.完善保护电路：7.电路仿真和优化：通过电路仿真软件可以对设计的开关电源进行仿真，并对效果进行优化，如进一步降低纹波、提高效率等。

以上是基于反激式开关电源的设计计算的基本步骤，实际设计中还需要考虑其他因素，如电源的稳定性、EMI（电磁干扰）等。

设计计算的具体细节和参数计算可以根据具体的需求和设备要求进行调整和优化。

示波器测试开关电源纹波的方法以20M示波器带宽为限制标准，电压设为PK-PK（也有测有效值的），去除示波器控头上的夹子与地线（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开展测试；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。

开关电源输出纹波主要来源于五个方面：输入低频纹波；高频纹波；寄生参数引起的共模纹波噪声；功率器件开关过程中产生的超高频谐振噪声；闭环调节控制引起的纹波噪声。

纹波是叠加在直流信号上的交流干扰信号，是电源测试中的一个很重要的标准。

尤其是作特殊用途的电源，如激光器电源，纹波则是其致命要害之一。

所以，电源纹波的测试就显得极为重要。

电源纹波的测量方法大致分为两种：一种是电压信号测量法；另一钟是电流信号测量法。

一般对于恒压源或纹波性能要求不大的恒流源，都可以用电压信号测量法。

而对于纹波性能要求高的恒流源则最好用电流信号测量法。

电压信号测量纹波是指，用示波器测量叠加在直流电压信号上的交流纹波电压信号。

对于恒压源，测试可以直接用电压探头测量输出到负载上的电压信号。

对于恒流源的测试，则一般是通过使用电压探头，测量采样电阻两端的电压波形。

整个测试过程中，示波器的设置是能否采样到真实信号的关键。

所用的仪器是：配有电压测量探头的TDS1012B示波器。

测量之前需要开展如下设置。

1.通道设置：耦合：即通道耦合方式的选择。

纹波是叠加在直流信号上的交流信号，所以，我们要测试纹波信号就可以去掉直流信号，直接测量所叠加的交流信号就好。

宽带限制：关探头：首先选用电压探头的方式。

然后选择探头的衰减比例。

必须与实际所用探头的衰减比例保持一致，这样从示波器所读取数才是真实的数据。

比方，所用电压探头放在×10档，则此时，这里的探头的选项也必须设置为×10档。

为开关电源选择合适的电感感常为储能元件，也常与电容一起用在输入滤波和输出滤波电路上，用来平滑电流。

电感也被称为扼流圈，特点是流过其上的电流有“很大的惯性”。

换句话说，由于磁通连续特性，电感上的电流必须是连续的，否则将会产生很大的电压尖峰。

电感为磁性元件，自然有磁饱和的问题。

有的应用允许电感饱和，有的应用允许电感从一定电流值开始进入饱和，也有的应用不允许电感出现饱和，这要求在具体线路中进行区分。

大多数情况下，电感工作在“线性区”，此时电感值为一常数，不随着端电压与电流而变化。

但是，开关电源存在一个不可忽视的问题，即电感的绕线将导致两个分布参数(或寄生参数)，一个是不可避免的绕线电阻，另一个是与绕制工艺、材料有关的分布式杂散电容。

杂散电容在低频时影响不大，但随频率的提高而渐显出来，当频率高到某个值以上时，电感也许变成电容特性了。

如果将杂散电容“集中”为一个电容，则从电感的等效电路可以看出在某一频率后所呈现的电容特性。

当分析电感在线路中的工作状况或者绘制电压电流波形图时，不妨考虑下面几个特点：1. 当电感L中有电流I流过时，电感储存的能量为：E＝0.5×L×I2 (1)2. 在一个开关周期中，电感电流的变化(纹波电流峰峰值)与电感两端电压的关系为：V＝(L×di)/dt (2)由此可看出，纹波电流的大小跟电感值有关。

3. 就像电容有充、放电电流一样，电感器也有充、放电电压过程。

电容上的电压与电流的积分(安·秒)成正比，电感上的电流与电压的积分(伏·秒)成正比。

只要电感电压变化，电流变化率di/dt也将变化；正向电压使电流线性上升，反向电压使电流线性下降。

计算出正确的电感值对选用合适的电感和输出电容以获得最小的输出电压纹波而言非常重要。

从图1可以看出，流过开关电源电感器的电流由交流和直流两种分量组成，因为交流分量具有较高的频率，所以它会通过输出电容流入地，产生相应的输出纹波电压dv=di×R ESR。

24V20A半桥式开关电源设计计算变压器T2和滤波电感T1的参数是输出电压Vout为24V，电流Iout为20A，Pout为480W。

根据公式Rt=6.8K，Ct=1NF，震荡频率F=Rt*Ct=147KHZ。

输出频率为震荡频率的一半，即73.5KHZ，周期为13.61uS。

初级圈数为Np，次级圈数为Nm。

AC输入电压为220V±15%，即在200V-400V之间（算上50V纹波）。

每个开关管的最大占空比为0.4，一个周期内两个开关管的最大占空比之和为0.8.T2不开气隙，L1要开气隙。

首先，计算初级和充电部分线圈匝数（初级有一个线圈，次级和充电部分都有两个线圈）。

选用EER42/15磁芯架构，PC40材质，100度时饱和磁通密度Bsat为3900*10^(-4)T，剩余磁通Bres为0.095T。

为保证磁芯工作在磁滞回线的线性部分，取Bmax为2250*10^(-4)T=0.195T。

磁芯截面积Ae为1.94cm2，则单端磁通Δb为0.1T=1000G，半桥电源的磁通范围在第一和第三象限，则ΔB=2*Δb=0.2T=2000G。

若最低输入电压Vin min为100V，则最大导通时间Ton(max)=5.44uS。

初级线圈数Np=99.以上是变压器和电感部分的参数和计算。

每个开关管最大导通时间为0.8T/2=0.4T。

由于初级线圈为一个线圈，因此初级电流脉冲等效的平顶脉冲峰值为Ipft=Vin_min*Np/(Vd*0.4T)。

代入数值得到Ipft=2.47A。

根据次级线圈为两个线圈，其中一个线圈对应着Q1导通进行半波整流输出，另一个线圈对应着Q2导通进行半波整流输出，可得到次级电流脉冲等效的平顶脉冲峰值为XXX)。

代入数值得到Icft=1.14A。

根据充电电压为28.1V，充电线圈为1圈，可得到充电电流脉冲等效的平顶脉冲峰值为Ichft=Vcharge/(Ncharge*0.4T)。

对滤波效果而言，电容的ESL和ESR参数都很重要，电感会阻止电流的突变，电阻则限制了电流的变化率，这些影响对电容的充放电显然都不利。

优质的电容在设计及制造时都采取了必要的手段来降低ESL和ESR，故而横向比较起来，同样的容量滤波效果却不同。

漏电流小，ESR小，一般都是认为要选择低ESR的系列，不过也与负载有关，负载越大，ESR不变时，纹波电流变大，纹波电压也变大。

我们从公式上来看看，dV=C*di*dt；dv就是纹波，di是电感上电流的值，dt是持续的时间。

一般的开关电源书籍都会讲到怎么算纹波，大题分解为：滤波电容对电压的积分+滤波电容的ESR+滤波电容的ESL+noise，如下图：一般对纹波的计算通常是估算有关开关电源纹波的计算，原则上比较复杂，要将输入的矩形波进行傅立叶展开成各次谐波的级数，计算每个谐波的衰减，再求和。

最后的结果不仅与滤波电感、滤波电容有关，而且与负载电阻有关。

当然，计算时是将滤波电感和滤波电容看成理想元件，若考虑电感的直流电阻以及电容的ESR，那就更复杂了。

所以，通常都是估算，再留出一定余量，以满足设计要求。

对样机需要实际测试，若不能满足设计要求，则需要更改滤波元件参数。

以Buck电路为例，电感中电流连续和断续，开关电源的传递函数完全不同。

电流连续时环路稳定，电流断续时未必稳定。

而电感中电流是否连续，除与电感量等有关外，还与负载有关。

更严重的是，电流是否连续还与占空比有关，而占空比是由反馈电路控制的。

不仅Buck，其它如Boost以及由基本拓扑衍生出来的正激、反激等也是一样。

若要求所有可能产生的工作状态下都稳定，通常要加假负载以保证Buck电路电感电流总是连续(对Buck/Boost或反激则保证不会在连续断续之间转变)，或者把反馈环路时间常数设计得非常大(这会在很大程度上降低开关电源的响应速度)。

对输出电压可调整的开关电源(例如实验室用的0～30V输出电源)，环路稳定的难度更大。

关于纹波系数确实定和计算工频50Hz全波整流全波整流输出为100Hz脉动直流，此时直流电压平均值为交流电压的倍。

也就是说交流100V全波整流输出电压为90V。

此时直流脉动系数为，也就是说在这90V直流中交流电压分量为。

此时纹波系数为：0.707X0.67=0.47=47%【注：纹波的表示方法可以用有效值或峰值来表示；这里用的是有效值】1：C型滤波：在全波整流电路后面增加一个电容就构成了C型滤波。

此时输出直流电压平均值上升为交流电压的倍。

纹波系数大小与滤波电容、纹波频率、负载电阻成反比。

纹波系数 r=0.072/(f/C*RL) 〔C=F〕 r=1440/(C*RL) 〔C=uF〕例：RL=2700欧f=50HzC=40uF〔〕=0.013%2：LC型滤波：整流器与电容之间增加一个电感就构成LC型滤波。

这是利用电感对交流有感抗的特性。

由于电感有抑制电流突变特性使滤波电容两端的电压不能充到峰值。

因此LC型滤波输出直流电压平均值小于交流电压的倍，大约。

相位差接近180度。

电感临界值=RL/942LC型滤波电路滤波系数=0.4*L*CLC型纹波系数/滤波系数r=1.175/L*C 〔C=uF〕假设负载电阻 RL=4700欧，4700/942约等于是临界电感量。

L常规应用时取该值大于或等于2RL/942例：电流 I=170mA，DC=420V，根据U=IR此时电路负载电阻R=U/I=2470欧。

电感临界值=2470/942约等于。

电感取或以上设L=5H，C=40uF，滤波系数为0.4*5*40=80。

LC型滤波电路纹波系数滤波系数005875=0.5875%或直接用r=1.175/LC=1。

175/〔5X80〕=0.005875=0.5875%3：CLC型滤波：CLC型滤波是在LC型滤波根底上改进的兀型滤波CLC滤波系数：130*L*C1*C2*RL/1000000CLC纹波系数/ 滤波系数r=3615/〔C1*L*C1*RL 〕〔C=uF〕C滤波LC滤波CLC滤波全波整流C=1440/r*RL L*C=1。

反激式开关电源计算公式
一、反激式开关电源简介
反激式开关电源是一种高效率、高精度、低输出阻抗、非常稳定的开
关电源，它的工作原理是，通过PWM（脉宽调制）技术，将一个直流电源
按一定脉冲调制，这样就形成一种模拟DC电源。

反激式开关电源具有输
出功率范围广、满足不同负载需求、响应时间短、效率高、功耗低、失效
率低、启动电流小、稳定性好等特点，因此得到了普遍的应用。

二、反激式开关电源计算
1、输出功率Pout：
输出功率Pout=Vin*Iin
其中，Vin为电源输入电压，Iin为电源输入电流。

计算时，通常要
考虑输出纹波，输出电压Vout、输出电流Iout、功率因素PF（负载因数）等因素，这些因素都会影响输出功率的大小，所以在进行计算时要注意考虑。

2、电源输出纹波THD：
计算电源输出纹波要考虑到电源输出电压Vout、电源输出电流Iout
和负载因数PF等因素，通过计算可以得出电源输出纹波的大小。

公式如下：
THD=(Vout2+Iout2*PF2)/Vout2*100%
其中，Vout为电源输出电压，Iout为电源输出电流，PF为负载因数。

3、功率因数：
PF=Vout2*Iout2/(Vin2*Iin2)
其中，Vout为电源输出电压，Iout为电源输出电流。

开关电源的纹波和噪声(图)开关电源〔包括AC/DC转换器、DC/DC转换器、AC/DC模块和DC/DC模块〕与线性电源相比拟，最突出的优点是转换效率高，一般可达80%～85%，高的可达90%～97%；其次，开关电源采用高频变压器替代了笨重的工频变压器，不仅重量减轻，体积也减小了，因此应用*围越来越广。

但开关电源的缺点是由于其开关管工作于高频开关状态，输出的纹波和噪声电压较大，一般为输出电压的1%左右〔低的为输出电压的0.5%左右〕，最好产品的纹波和噪声电压也有几十mV；而线性电源的调整管工作于线性状态，无纹波电压，输出的噪声电压也较小，其单位是μV。

本文简单地介绍开关电源产生纹波和噪声的原因和测量方法、测量装置、测量标准及减小纹波和噪声的措施。

纹波和噪声产生的原因开关电源输出的不是纯粹的直流电压，里面有些交流成分，这就是纹波和噪声造成的。

纹波是输出直流电压的波动，与开关电源的开关动作有关。

每一个开、关过程，电能从输入端被"泵到〞输出端，形成一个充电和放电的过程，从而造成输出电压的波动，波动频率与开关的频率一样。

纹波电压是纹波的波峰与波谷之间的峰峰值，其大小与开关电源的输入电容和输出电容的容量及品质有关。

噪声的产生原因有两种，一种是开关电源自身产生的；另一种是外界电磁场的干扰〔EMI〕，它能通过辐射进入开关电源或者通过电源线输入开关电源。

开关电源自身产生的噪声是一种高频的脉冲串，由发生在开关导通与截止瞬间产生的尖脉冲所造成，也称为开关噪声。

噪声脉冲串的频率比开关频率高得多，噪声电压是其峰峰值。

噪声电压的振幅很大程度上与开关电源的拓扑、电路中的寄生状态及PCB的设计有关。

利用示波器可以看到纹波和噪声的波形，如图1所示。

纹波的频率与开关管频率一样，而噪声的频率是开关管的两倍。

纹波电压的峰峰值和噪声电压的峰峰值之和就是纹波和噪声电压，其单位是mVp-p。

图1 纹波和噪声的波形纹波和噪声的测量方法纹波和噪声电压是开关电源的主要性能参数之一，因此如何精准测量是一个十分重要问题。