DCDC降低纹波噪声的3种方法

1 共输入电压的DC/DC变换器差频干扰

在笔记本电脑、LCDTV、蓝光DVD以及通讯系统的主板上通常会用到多个非隔离的DCDC变换器或LDO，以得到不同的电压分别给CPU的核及I/O、专用IC及存储器等芯片供电。为了提高系统的效率，通常几个大电流的DCDC变换器直接由输入的直流电压供电。由于DCDC变换器的工作频率高，形成一个很强的骚扰源，会产生很高的开关噪声，从而会在电源的输入端产生差模与共模干扰信号。对于共输入多路DC/DC变换器而言，当它们在空间上比较靠近时，更容易互相干扰，产生差频的噪声。本文将以共输入的二路DC/DC变换器为例，来讨论差频的噪声产生原因和解决办法。

1、差频及产生原因

图1是一个典型的LCDTV应用电路，+12V直流输入电压通过两路DC/DC降压变换器分别输出+3.3V和+5V的直流电源。+3.3V和+5V分别给LCDTV的模拟电路和数字电路供电。

图1：共输入二路DC/DC电路图

+3.3V和+5V的电源IC的额定的开关频率都是440kHz左右，当只有一路DC/DC变换器工作而另外一路DC/DC变换器不工作时，它们各自的输出波形都是正常的。+3.3V系统工作的开关频率f1=444.8kHz，输出高频纹波频率也是444.8kHz。+5V系统工作的开关频率是f2=435.5kHz，输出高频纹波频率也是435.5kHz。两个工作频率和额定工作频率的偏差都在芯片的偏差允许范围内。

如果两路同时工作，会发现+3.3V输出有频率8.3kHz、幅值200mV左右的低频纹波，而+5V输出是正常的，并没有低频纹波信号，如图2所示。CH1是+3.3V电路开关节点处的电压波形，开关频率是f1=444.8kHz；CH3是+5V电路开关节点处的电压波形，开关频率是f2=435.5kHz；CH2是+3.3V电路的输出电压低频纹波，频率大概是8.3kHz。而这个8.3kHz的频率似乎就是这两路变换器的开关频率之差|f1-f2|。所以我们可以假设，+3.3V电路的输出电压纹波出现了差频干扰信号。从后面的分析中，可以验证这个假设是成立的。

纹波电流大的解决方法

纹波电流指的是交流电源输出的电流中存在的一种波动或纹波现象。在某些电子设备中，纹波电流大可能会给设备带来一些问题，如噪声、电磁干扰等。因此，解决纹波电流大的问题是非常重要的。本文将探讨一些常见的解决方法。

一、线路设计优化

在电子设备的线路设计中，合理优化是减小纹波电流的关键。首先，需要合理选择滤波电容和电感器件。滤波电容可以通过选择合适的容值和电压等级来降低纹波电流。电感器件的选择则可以通过合理的电感值和电流容量来减小纹波电流。其次，还可以通过增加线路的抗干扰能力，减小纹波电流对其他设备的干扰。例如，可以采用屏蔽线或屏蔽壳来隔离纹波电流对其他线路的影响。

二、合理布局与散热设计

在电子设备的布局中，合理分离高频和低频电路是减小纹波电流的重要措施之一。高频电路和低频电路的分离可以有效降低纹波电流的传导和辐射。此外，合理的散热设计也是减小纹波电流的关键。过高的温度会导致电子元器件的性能下降，从而增加纹波电流的大小。因此，通过合理的散热设计来降低温度是非常重要的。

三、滤波电路设计

在电子设备中，添加滤波电路是减小纹波电流的一种常见方法。滤波电路可以通过选择合适的滤波元件，如电容、电感、电阻等，来减小纹波电流。例如，可以采用LC滤波器来滤除纹波电流中的高频成分，从而减小纹波电流的大小。此外，还可以采用多级滤波电路来进一步降低纹波电流。

四、使用稳压器件

稳压器件是一种常见的解决纹波电流大的方法。稳压器件可以通过控制电压的稳定性来减小纹波电流。例如，可以使用稳压二极管、稳压三极管等来控制电流的稳定性，从而减小纹波电流。此外，还可以采用开关稳压器等稳压电路来进一步提高纹波电流的稳定性。

五、优化电源设计

优化电源设计是解决纹波电流大的一种重要方法。在电源设计中，合理选择电源的类型和参数是减小纹波电流的关键。例如，可以选择直流电源而不是交流电源，以减小纹波电流的大小。此外，合理选择电源的额定电流和电压等级也是优化电源设计的重要方面。

降低输出纹波的方法

由于电路中存在电感，MOS，二极管等开关器件，同时PCB上的走线存在寄生电感，寄生电容等参数，在开关器件工作的同时，会在地平面或者输出的正端平面上产生一定的波动，这个就是我们常说的输出纹波电压。通常输出的纹波频率是和开关器件的频率保持一致，同时纹波电压是交流信号，输出纹波太大有很大的弊端，会导致器件寿命缩短或者导致器件损坏，所以在电源设计之初就要限定输出纹波电压在一定的范围内。如下是我们OC5800L案例分析减小纹波电压的办法。

【办法和措施】

方法1、优化PCB的布线，减小环路面积，减小PCB寄生参数

任何板子都会存在寄生参数，包括走线的寄生阻抗，走线的寄生电感，线与线之间的寄生电容效应，过孔的寄生电容和寄生电感等。所以在PCB走线开始之初要先进行元器件的布局，要根据开关电源的布线规则，尽可能减小功率环路的面积，OC5800L的功率环路走线包含两条通路。

MOS管导通环路为VDC+→VIN引脚→R1→L1→EC2→负载(黑色粗线)，此环路为电感充能环路。

MOS管关闭环路为D6→L1→R1→负载(蓝色粗线)，此环路为电感放电环路。

输入电容EC1尽可能靠近VIN脚，同时可在EC1上并联104瓷片电容，减小引入到芯片内部的纹波。

输出电容使用LOW ESR的电容，如用大容量的电解并联陶瓷电容（成本相对较低），或者使用钽电容并陶瓷电容（成本高），并且输出电容的容量越大，输出的纹波值也会越低。

开关节点网络的面积尽可能小，走线要粗，同时用地包络开关节点。

反馈VFB1,VFB2的四个采样电阻要和芯片在同一层，并且远离开关节点走线和开关器件。 肖特基二极管D6阳极要靠近输入电容的负极，同时D6的阴极要靠近芯片的7.8脚，并且尽可能不要走过孔。

方法2、电路中增加吸收RC吸收网络

如上已经提到寄生参数对输出纹波电压的影响，而肖特基二极管也存在寄生参数，并且在高频开关电流回路中，所以在二极管反向恢复期间，寄生电感和电容会形成LC振荡，产生高频振荡，继而产生尖峰毛刺电压，寄生参数越大，产生的尖峰电压会越高，并且在示波器上测试时可以测试到是和开关频率一致的，开关在导通和关断的瞬间会产生毛刺电压。为了减小这个尖峰毛刺纹波电压，可在外部二极管D6的对地并联RC网络，通常电阻R= 10欧，电容C≤1nF,图 2为添加RC吸收电路的电路图：

dcdc pwm调压原理

DCDC PWM调压原理是一种常见的电路调节方法，能够将输入电压转换为需要的输出电压。本文将详细介绍DCDC PWM调压原理的工作原理和实现方式。

我们先来了解一下什么是PWM调制。PWM即脉冲宽度调制，它是一种通过改变脉冲宽度来控制输出信号平均功率的技术。在DCDC调压中，PWM调制被应用于调节开关器件的开关状态，从而实现对输出电压的调节。

DCDC PWM调压原理的核心是使用一个开关器件（一般为MOS管）来控制电路的导通和断开。当开关器件导通时，输入电压通过电感和电容储能；当开关器件断开时，储能元件向负载释放能量。通过不断重复这个过程，可以实现对输出电压的调节。

DCDC PWM调压原理的具体工作过程如下：

1. 输入电压经过滤波电路，去除噪声和纹波，得到稳定的直流电压。

2. 控制信号通过PWM控制电路，调节开关器件的导通和断开时间。

3. 开关器件导通时，电流从输入电源经过电感和开关器件，储存在输出电容中。

4. 开关器件断开时，储存在输出电容中的能量被释放到负载电路中。

5. 通过不断重复开关器件的导通和断开，可以实现对输出电压的精确调节。

DCDC PWM调压原理的优点有：

1. 高效性：由于开关器件的导通和断开是快速进行的，能量损耗较小，因此具有较高的转换效率。

2. 稳定性：通过PWM调制，可以精确控制输出电压的稳定性，适用于对输出电压要求较高的应用场景。

3. 可调性：通过调节PWM信号的占空比，可以实现对输出电压的连续调节，满足不同负载要求。

DCDC PWM调压原理的实现方式有多种，常见的有两种：

1. 单端反激式DCDC调压：开关器件串联在电感上，通过控制开关器件的导通和断开，实现对输出电压的调节。

2. 双端反激式DCDC调压：开关器件分别串联在电感的两端，通过交替导通和断开，实现对输出电压的调节。双端反激式调压具有更高的转换效率和更低的电磁干扰。