开关电源纹波的抑制方法

关于纹波测试的相关问题对于纹波测试是一个老生长谈的问题.个人总结如下:1, 电源输出纹波的分解为,首先是工频和整流频率50HZ,100HZ及期整数倍的谐波部分;其次是开关纹波部分,即PWM产生的开关纹波,一般在30KHZ~500KHZ,根据开关频率不同而不同;第三是噪声和杂讯电压信号;对于AC/DC的测试,通常会采用加电解电容和电阻滤波47UF,1Koum等不同的方法.具体操作和原理如下:一所谓纹波电压，是指输出电压中50赫或100赫的交流分量，通常用有效值或峰值表示。

经过稳压作用，可以使整流滤波后的纹波电压大大降低，降低的倍数反比于稳压系数S 。

问题：如何测量电源纹波？回答：可以先用示波器将整个波形捕获，然后将关心的纹波部分放大来观察和测量(自动测量或光标测量均可)，同时还要利用示波器的FFT功能从频域进行分析。

1．最大纹波电压。

在额定输出电压和负载电流下，输出电压的纹波（包括噪声）的绝对值的大小，通常以峰峰值或有效值表示。

2．纹波系数Y（%）。

在额定负载电流下，输出纹波电压的有效值Urms与输出直流电压Uo之比，既y=Umrs/Uo x100%3．纹波电压抑制比。

在规定的纹波频率（例如50HZ）下，输出电压中的纹波电压Ui~与输出电压中的纹波电压Uo~之比，即：纹波电压抑制比=Ui~/Uo~ 。

这里声明一下：噪声不同于纹波。

纹波是出现在输出端子间的一种与输入频率和开关频率同步的成分，用峰-峰（peak to peak）值表示，一般在输出电压的0.5%以下；噪声是出现在输出端子间的纹波以外的一种高频成分，也用峰-峰（peak to peak）值表示，一般在输出电压的1%左右。

纹波噪声是二者的合成，用峰-峰（peak to peak）值表示，一般在输出电压的2%以下。

二．纹波噪声（涟波杂讯电压）（Ripple & Noise）%，mv2．1定义：直流输出电压上重叠之交流电压成份最大值(P-P)或有效值。

适配器消除杂波的方法适配器消除杂波的方法主要有以下几种：1.采用片式三端电容器与普通电解电容器组合：在开关电源适配器的输出端采用片式三端电容器与普通电解电容器组合，可以改善滤波的高频特性，从而降低输出纹波和噪声。

2.使用LDO滤波：在LED驱动电源输出之后，接LDO滤波是减少纹波和噪声最有效的办法。

输出电压恒定，不需要改变原有的反馈系统，但也是成本最高，功耗最高的办法。

3.使用二极管后接电感（EMI滤波）：这也是常用的抑制高频噪声的方法。

针对产生噪声的频率，选择合适的电感元件，同样能够有效地抑制噪声。

需要注意的是，电感的额定电流要满足实际的要求。

4.避免多个模块电源之间相互干扰：电源适配器出现噪声，一个比较大的原因就在于多个不同的模块电源之间产生电磁干扰。

若两个模块在电路板上比较接近，加上模块电源本身是不屏蔽的，输出端也没有采用低阻抗的电容，则可能因为相互之间的干扰使输出噪声电压增加。

为避免这种相互干扰，工程师可采用屏蔽措施，或将它们的安装位置适当远离，以减小相互之间的影响。

5.在输出端增加一级低压差线性稳压电路：在电源适配器产生噪声时，工程师可以选择在开关电源或者模块电源输出端再加一个电压差线性稳压电路，这样做可以大幅度地降低输出噪声，以满足对噪声有特别要求的电路需要，在增加了一级低压差线性稳压电路后，其输出噪声在经过检测后可达微伏级。

由于低压差线性稳压器的压差（输入与输出电压的差值）仅为几百毫伏，则在开关电源的输出略高于低压差线性稳压器几百毫伏就可以输出标准电压了，并且其损耗也不大。

6.可在电源适配器外增装屏蔽和加装电源滤波器：如果想要从根源上防止电源适配器产生噪声，工程师可以选择使用金属外壳作为开关电源的屏蔽层。

金属对噪声电磁波有较好的隔离作用，可以有效的减小开关电源对外界辐射电磁场的敏感度。

除了上面提到的三种方法之外，工程师在开关电源适配器的输入端增加一个电源滤波器也是一个能防止输出波纹产生的好方法，这样做可以有效的减少从电源线引入的传导敏感度，同时对减小开关电源因外界电磁干扰对输出端的影响也是有一定好处的。

开关电源的尖峰干扰及其抑制电源纹波会干扰电子设备的正常工作，引起诸如计算机死机、数据处理出错及控制系统失灵等故障，给生产和科研酿成难以估量的损失，因此必须采取措施加以抑制。

产生尖峰的原因很多，以下着重说明滤波电路对二极管反向恢复时间所产生的纹波尖峰加以分析，并总结出几种有效的抑制措施。

2滤波电路为减小电源尖峰干扰需要在电源进线端和电源输出线端分别加入滤波电路。

2.1电源进线端滤波器在电源进线端通常采用如图1所示电路。

该电路对共模和差模纹波干扰均有较好抑制作用。

图中各元器件的作用：（1）L1,L2,C1用于滤除差模干扰信号。

L1,L2磁芯面积不宜太小，以免饱和。

电感量几毫亨至几十毫亨。

C1为电源跨接电容，又称X电容。

用陶瓷电容或聚脂薄膜电容效果更好。

电容量取0.22μF～0.47μF。

（2）L3，L4，C2，C3用于滤除共模干扰信号。

L3，L4要求圈数相同，一般取10，电感量2mH左右。

C2，C3为旁路电容，又称Y电容。

电容量要求2200pF左右。

电容量过大，影响设备的绝缘性能。

在同一磁芯上绕两个匝数相等的线圈。

电源往返电流在磁芯中产生大小相等、方向相反的磁通。

故对差模信号电感L3、L4不起作用（见图2），但对于相线与地线间共模信号，呈现为一个大电感。

其等效电路如图3所示。

由等效电路知：令L1=L2=M=L，UN=RCI1同时，则：图1电源进线端滤波电路(1)一般ω，则：。

式（1）表明，对共模信号Ug而言，共模电感呈现很大的阻抗。

2.2输出端滤波器输出端滤波器大都采用LC滤波电路。

其元件选择一般资料中均有。

为进一步降低纹波，需加入二次LC滤波电路。

LC滤波电路中L值不宜过大，以免引起自激，电感线圈一般以1～2匝为宜。

电容宜采用多只并联的方法，以降低等效串联电阻。

同时采样回路中要加入RC前馈采样网络。

图2共模电感对差模信号不起作用如果加入滤波器后，效果仍不理想，则要详细检查公共地线的长度、线径是否合适。

电源纹波方案概述在电子设备的设计和开发过程中，电源纹波是一个重要的考虑因素。

电源纹波是指在电源输出中存在的交流信号，通常由电源中的开关元件开关造成。

在一些敏感的电路和系统中，电源纹波可能导致噪声干扰和性能问题。

因此，为了确保电子设备的稳定工作和性能，需要采取相应的电源纹波方案。

本文将介绍电源纹波的原因和影响，以及一些常用的电源纹波方案。

电源纹波的原因电源纹波的主要原因是电源中的开关元件的开关行为。

当开关元件关闭时，其输出电压开始下降；当开关元件打开时，输出电压开始上升。

这种开关行为导致输出电压的快速变化，从而产生纹波信号。

除了开关元件，电源纹波还可能由电源的电容和电感以及负载电流的变化引起。

电源纹波的影响电源纹波可能对电子设备的性能和稳定性产生不良影响。

以下是一些可能的影响：1.噪声干扰：电源纹波可以在电子设备中引入噪声，干扰其他电路的正常工作，特别是在信号处理和放大器电路中。

2.时序问题：在一些时序敏感的电路中，电源纹波可能导致时序偏移或错误，从而影响电路的正确功能。

3.性能下降：电源纹波可能导致电子设备的性能下降，例如导致信号失真、动态范围减小等问题，从而影响设备的整体性能和用户体验。

因此，为了避免这些问题，需要采取适当的电源纹波方案来减小电源纹波的幅度。

常用的电源纹波方案以下是一些常用的电源纹波方案：1. 线性稳压器线性稳压器是一种常用的电源纹波解决方案。

它通过使用电容器和电感器来过滤电源纹波信号，从而稳定电源输出。

线性稳压器的主要特点是简单可靠，但效率相对较低。

2. 开关稳压器开关稳压器是另一种常用的电源纹波解决方案。

它通过使用开关电源技术来实现高效的纹波过滤。

开关稳压器通常具有较高的效率和较小的尺寸，但对于一些敏感的应用，可能需要进一步的滤波措施。

3. 滤波电容器滤波电容器是一种简单有效的电源纹波滤波方案。

通过在电源输出端并联一个合适的电容器，可以显著减小电源纹波的幅度。

滤波电容器通常用于较低功率的应用，并且需要根据具体设计条件选择合适的电容器参数。