开关电源纹波

开关电源输出纹波标准
一、纹波电压
纹波电压是指开关电源输出电压中的交流成分，其幅度和频率都是随着负载的变化而变化的。

根据不同的应用场景，纹波电压的标准也不同，一般要求纹波电压低于输出电压的5%以内。

二、纹波频率
纹波频率是指开关电源输出纹波电压的频率，一般为几百千赫兹到几兆赫兹。

在某些应用场景下，需要关注纹波频率是否与系统中的其他信号频率产生谐振，以避免对系统产生不良影响。

三、纹波系数
纹波系数是指开关电源输出纹波电压与输出直流电压的比值，一般要求低于5%。

该指标可以用来评估开关电源的输出质量。

四、噪声电压
噪声电压是指开关电源输出端子上的随机噪声，一般要求低于输出电压的1%以内。

该指标可以用来评估开关电源对外部干扰的抑制能力。

五、交叉调整率
交叉调整率是指开关电源在负载变化时，输出电压和电流的变化率。

该指标要求越小越好，以保证开关电源在负载变化时能够稳定工作。

六、启动特性
启动特性是指开关电源在启动过程中的性能表现。

要求开关电源在启动过程中，输出电压和电流能够快速达到稳定状态，同时避免产生过大的启动冲击电流或电压。

七、效率
效率是指开关电源输出的有功功率与输入的有功功率的比值。

高效率意味着更少的能量损失和更低的散热需求。

一般要求开关电源的效率在80%以上。

八、保护功能
保护功能是指开关电源本身具备的保护功能，如过流保护、过压保护、欠压保护等。

这些保护功能可以保证开关电源在异常情况下能够自动切断电源或报警，从而保护系统和设备的安全。

开关电源纹波计算公式
开关电源纹波是指在开关电源输出的直流电压中，存在的交流电压成分。

它是由于开关管的导通和截止造成的电流波动引起的。

开关电源纹波对电子设备的正常运行有着重要的影响，因此对其进行计算和评估是非常必要的。

计算开关电源纹波的公式为：
Vr = (ΔI × (1 - D)) / (f × C)
其中，Vr表示开关电源纹波电压，ΔI表示开关电源输出电流的波动值，D表示开关管的导通比例，f表示开关频率，C表示输出电容。

根据公式可以看出，开关电源纹波电压与输出电流波动值成正比，与开关频率和输出电容成反比。

因此，要减小开关电源纹波电压，可以采取以下措施：
1.增大输出电容：通过增加输出电容的数值，可以降低开关电源纹波电压。

这是因为输出电容的作用是储存电荷，当电流波动时，输出电容可以通过释放或吸收电荷来平稳输出电流，从而减小纹波电压的波动。

2.提高开关频率：增加开关频率可以缩短每个开关周期的时间，从而减小开关电源输出电流的波动值，进而降低纹波电压的幅度。

3.优化开关管的导通比例：开关管的导通比例表示导通时间与开关
周期的比值。

通过合理控制导通比例，可以减小输出电流的波动值，从而降低纹波电压。

通过以上措施的综合应用，可以有效减小开关电源的纹波电压，提高电源的稳定性和可靠性。

然而，在实际应用中，还需根据具体的电路设计和要求进行综合考虑，以达到最佳的纹波电压控制效果。

因此，对于开关电源纹波的计算和评估是非常重要的，只有在了解和掌握纹波电压的计算方法和影响因素后，才能更好地设计和应用开关电源。

一文搞定开关电源纹波的产生、测量及抑制（开关电源）纹波不可避免，我们最终的目的是要把输出纹波降低到可以忍受的程度，达到这个目的最根本的解决方法就是要尽量避免纹波的产生，首先要清楚开关电源纹波的种类和产生原因。

上图是开关（电源）中最简单的拓扑结构-buck降压型电源随着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，范围为几十到几百KHz。

另外，SWITCH一般选用双极性（晶体管）或者（MOSFET），不管是哪种，在其导通和截止的时候，都会有一个上升时间和下降时间。

这时候在电路中就会出现一个与SWITCH上升下降时间的频率相同或者奇数倍频的噪声，一般为几十MHz。

同样（二极管）D在反向恢复瞬间，其等效电路为电阻电容和电感的串联，会引起谐振，产生的噪声频率也为几十MHz。

这两种噪声一般叫做高频噪声，幅值通常要比纹波大得多。

如果是AC／（DC）变换器，除了上述两种纹波（噪声）以外，还有AC噪声，频率是输入AC电源的频率，为50～60Hz左右。

还有一种共模噪声，是由于很多开关电源的功率器件使用外壳作为散热器，产生的等效电容导致的。

开关电源纹波的测量基本要求：使用（示波器）AC（耦合）20MHz带宽限制拔掉探头的地线1.AC耦合是去掉叠加的直流电压，得到准确的波形。

2.打开20MHz带宽限制是防止高频噪声的干扰，防止测出错误的结果。

因为高频成分幅值较大，测量的时候应除去。

3.拔掉示波器探头的接地夹，使用接地环测量，是为了减少干扰。

很多部门没有接地环，如果误差允许也直接用探头的接地夹测量。

但在判断是否合格时要考虑这个因素。

还有一点是要使用50Ω终端。

示波器的（资料）上介绍说，50Ω模块是除去DC成分，精确测量AC成分。

但是很少有示波器配这种专门的探头，大多数情况是使用标配100KΩ到10MΩ的探头测量，影响暂时不清楚。

电源纹波噪声都是来自这5个方面！
一.什么是纹波?
纹波(ripple)的定义是指在直流电压或电流中,叠加在直流稳定量上的交流分量。

它主要有以下害处：
1.1．容易在用电器上产生谐波，而谐波会产生更多的危害；
1.2．降低了电源的效率；
1.3．较强的纹波会造成浪涌电压或电流的产生，导致烧毁用电器；
1.4．会干扰数字电路的逻辑关系，影响其正常工作；
1.5．会带来噪音干扰，使图像设备、音响设备不能正常工作。

二、纹波的表示方法
可以用有效值或峰值来表示，或者用绝对量、相对量来表示；
单位通常为：mV
例如：
一个电源工作在稳压状态,其输出为12V5A，测得纹波的有效值为10mV，这10mV就是纹波的绝对量，而相对量即纹波系数=纹波电压/输出电压=10mv/12V=0.12%。

三、纹波的测试方法
3.1．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进行测试；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。

四、开关电源纹波的主要分类。

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。

一．纹波和噪声产生的原因开关电源输出的不是纯正的直流电压，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相同。

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相同，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 纹波和噪声的波形二．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。

目前测量纹波和噪声电压是利用宽频带示波器来测量的方法，它能精准地测出纹波和噪声电压值。

由于开关电源的品种繁多（有不同的拓扑、工作频率、输出功率、不同的技术要求等），但是各生产厂家都采用示波器测量法，仅测量装置上不完全相同，因此各厂对不同开关电源的测量都有自己的标准，即企业标准。

用示波器测量纹波和噪声的装置的框图如图2所示。

它由被测开关电源、负载、示波器及测量连线组成。

有的测量装置中还焊上电感或电容、电阻等元件。

图2 示波器测量框图从图2来看，似乎与其他测波形电路没有什么区别，但实际上要求不同。

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。

开关电源纹波测试方法
一、开关电源纹波测试方法
1、测试目标：测试开关电源的纹波性能是否达到要求。

2、测试仪器：普尔兹技术有限公司电能质量分析仪（详见附录1）
3、测试环境：
（1）室内温度：常温
（2）室内湿度：50％
（3）室内噪声：小于50dB
4、测试电源：
（1）电源输入电压/频率：220V/50HZ
（2）电源输出电压：2-4V
（3）电源纹波含量：小于90%
5、测试步骤：
（1）打开电源，将电能质量分析仪连接到电源输出端，调节参数；
（2）调节电源输出电压，设置测试频率，启动电能质量分析仪；
（3）在电能质量分析仪画出纹波图像，观察纹波的形状，测量纹波峰峰值，以及与基波比值，判断纹波是否符合要求；
（4）统计纹波含量，如果小于90%，则测试合格，否则测试不通过。

6、注意事项：
（1）测试前，应将电能质量分析仪的参数调节至合适的状态；
（2）测试过程中，应注意安全，不要接触电源的电极；
（3）测试结束后，应将电能质量分析仪的参数调节至合适的状态，以保证测试仪器的精度。

详细解析Buck电路开关电源纹波的有效抑制方法
开关电源具有效率高、输出电压可调范围大、损耗小、体积小、重量轻等特点，得到了广泛的应用。

由于开关电源体积小，输出直流电压的纹波含量比同功率线性电源大，如何降低纹波含量成为开关电源应用及制造技术中的一个关键技术难点。

本文通过对Buck电路的分析，找出对纹波的产生有影响的因素及改善的措施。

 纹波的定义
 Buck类型开关电源的拓扑结构如图1所示。

 通常情况下，开关电源首先把电网电压全波整流变为直流电，经高频开关变换由变压器降压，经高频二极管整流滤波后，得到稳定的直流电压输出。

其自身含有大量的谐波干扰，同时由于变压器的漏感和输出二极管的反向恢复电流造成的尖峰都形成了电磁干扰源，这些尖峰就是输出纹波。

输出纹波主要来源于4个方面：低频纹波、高频纹波、共模纹波、功率器件开关过程中产生的超高频谐振等。

 Buck电路产生纹波的机理及计算
 1、纹波电流计算
 电感的定义：
 λ为线圈磁链、N为线圈匝数、i为流经线圈的电流、Φ为线圈磁通。

如果。

文章来源电子发烧友网开关电源的纹波和噪声是一个本质问题，换而言之无论纹波和噪声多么小，也无法从根本上去除，再绝对的讲开关电源无论成本怎么提高，也无法完全达到线性电源的性能和特点。

那么，通常抑制或减少它的做法有五种：1、加大电感和输出电容滤波根据开关电源的公式，电感内电流波动大小和电感值成反比，输出纹波和输出电容值成反比。

所以加大电感值和输出电容值可以减小纹波。

同样，输出纹波与输出电容的关系：vripple=Imax/(Co×f)。

可以看出，加大输出电容值可以减小纹波。

通常的做法，对于输出电容，使用铝电解电容以达到大容量的目的。

但是电解电容在抑制高频噪声方面效果不是很好，而且ESR 也比较大，所以会在它旁边并联一个陶瓷电容，来弥补铝电解电容的不足。

同时，开关电源工作时，输入端的电压Vin 不变，但是电流是随开关变化的。

这时输入电源不会很好地提供电流，通常在靠近电流输入端(以BucK 型为例，是SWITcH 附近)，并联电容来提供电流。

上面这种做法对减小纹波的作用是有限的。

因为体积限制，电感不会做的很大；输出电容增加到一定程度，对减小纹波就没有明显的效果了；增加开关频率，又会增加开关损失。

所以在要求比较严格时，这种方法并不是很好。

关于开关电源的原理等，可以参考各类开关电源设计手册。

2、二级滤波，就是再加一级LC 滤波器LC 滤波器对噪纹波的抑制作用比较明显，根据要除去的纹波频率选择合适的电感电容构成滤波电路，一般能够很好的减小纹波。

采样点选在LC 滤波器之前(Pa)，输出电压会降低。

因为任何电感都有一个直流电阻，当有电流输出时，在电感上会有压降产生，导致电源的输出电压降低。

而且这个压降是随输出电流变化的。

采样点选在LC 滤波器之后(Pb)，这样输出电压就是我们所希望得到的电压。

但是这样在电源系统内部引入了一个电感和一个电容，有可能会导致系统不稳定。

关于系统稳定，很多资料有介绍，这里不详细写了。

抑制减少开关电源纹波的五种做法 开关电源纹波的测量要有效降低开关电源输出纹波我们首先得有个比较靠谱的测试方法，不能是由于测试方法的问题而导致的假波形是整改不好的基本要求：使用示波器AC 耦合，20MHz 带宽限制，拔掉探头的地线 1，AC 耦合是去掉叠加的直流电压，得到准确的波形。

2，打开20MHz 带宽限制是防止高频噪声的干扰，防止测出错误的结果。

因为高频成分幅值较大，测量的时候应除去。

3，拔掉示波器探头的接地夹，使用接地环测量，是为了减少干扰。

很多部门没有接地环，如果误差允许也直接用探头的接地夹测量。

但在判断是否合格时要考虑这个因素。

还有一点是要使用50Ω 终端。

横河示波器的资料上介绍说，50Ω 模块是除去DC 成分， 测量AC 成分。

但是很少有示波器配这种专门的探头，大多数情况是使用标配100KΩ 到10MΩ 的探头测量，影响暂时不清楚。

上面是测量开关纹波时基本的注意事项。

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。

在测量高频噪声时，使用示波器的全通带，一般为几百兆到GHz 级别。

其他与上述相同。

可能不同的公司有不同的测试方法。

归根到底 要清楚自己的测试结果。

第二要得到客户认可。

关于示波器：有些数字示波器因为干扰和存储深度的原因，无法正确的测量出纹波。

这时应更换示波器。

这方面有时候虽然老的模拟示波器带宽只有几十兆，但表现要比数字示波器好。

开关电源纹波的抑制对于开关纹波，理论上和实际上都是一定存在的。

通常抑制或减少它的做法有五种：加大电感和输出电容滤波根据开关电源的公式，电感内电流波动大小和电感值成反比，输出纹波和输出电容值成反比。

所以加大电感值和输出电容值可以减小纹波。

上图是开关电源电感L内的电流波形，其纹波电流△I可由下式算出：可以看出，增加L值，或者提高开关频率可以减小电感内的电流波动。

同样，输出纹波与输出电容的关系：vripple=Imax/(Co×f)。

低纹波开关电源控制技术1.引言1.1 概述低纹波开关电源是一种常用的电源供应技术，它具有输出电压稳定、纹波电流小、效率高等优点。

该技术适用于各种电子设备和系统，尤其在需要电源供应稳定性和纹波噪音控制的领域得到广泛应用。

本文将重点介绍低纹波开关电源的控制技术，探讨如何通过采用合适的控制策略和电路设计手段，实现对开关电源输出电压的精确控制和纹波电流的有效抑制。

这些技术包括但不限于电压反馈控制、电流模式控制、频率调制等。

在低纹波开关电源的基本原理部分，将介绍开关电源的基本工作原理、核心元件的选择和工作状态等内容。

同时，还将探讨不同拓扑结构的特点和适用范围，帮助读者更好地理解低纹波开关电源的运行机制。

在低纹波开关电源的控制技术部分，将详细介绍各种控制策略的原理和应用，包括电压反馈控制、电流模式控制和频率调制等。

通过对这些技术的深入理解，读者可以了解如何选择适合自己需求的控制方案，并学会设计和调试相关的电路和算法。

总结部分将对本文进行概括性总结，强调低纹波开关电源控制技术的重要性和应用前景，并提出今后研究的方向和存在的问题。

展望部分将展望低纹波开关电源技术的未来发展趋势，探讨可能的创新方向和应用领域。

通过本文的阅读，读者将对低纹波开关电源的控制技术有更深入的理解和应用能力。

1.2 文章结构文章结构部分的内容应包括对整篇文章的大致分布和各个章节的概述。

以下是文章结构部分的可能内容：文章结构本文将就低纹波开关电源控制技术展开论述。

文章共分为引言、正文和结论三部分。

引言部分主要对低纹波开关电源控制技术进行概述，介绍其背景和重要性。

随后，文章将详细介绍低纹波开关电源的基本原理和控制技术。

正文部分将分为两个章节，分别是低纹波开关电源的基本原理和控制技术。

其中，基本原理章节将深入解析低纹波开关电源的工作原理、关键部件以及其优点和特点。

控制技术章节将重点介绍低纹波开关电源的常见控制方法和策略，包括反馈控制、模块化控制等。

dcdc模块的fb纹波
DC-DC模块的FB纹波是指在开关电源中，反馈电压（FB）的纹波大小。

在DC-DC模块中，FB纹波通常是指在开关电源输出端的反馈电压中存在的交流成分。

这个纹波是由于开关电源工作时产生的脉冲信号以及输出滤波电感和电容的影响。

FB纹波的大小对于开关电源的性能和稳定性有着重要影响。

较大的FB纹波会影响到反馈回路的稳定性，可能导致输出电压的波动增大，甚至引起系统不稳定。

因此，设计中需要尽量减小FB纹波，以提高开关电源的性能和稳定性。

FB纹波的大小受到多种因素的影响，包括开关频率、输出滤波电感和电容的数值、输入电压波动等。

为了降低FB纹波，可以采取一些措施，例如增加输出滤波电感和电容的数值、提高开关频率、改善PCB布局等。

总的来说，DC-DC模块的FB纹波是开关电源中一个重要的性能指标，需要在设计和应用中引起足够的重视，以确保系统的稳定性和可靠性。

开关电源的纹波和噪声来源：今日电子／21ic作者：北京航空航天大学方佩敏开关电源（包括AC/DC转换器、DC/DC转换器、AC/DC模块和DC/DC模块）与线性电源相比较，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，因此应用范围越来越广。

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正的直流电压，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相同。

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相同，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。