高精度、高纹波抑制比、低噪声、超快响应LDO 描述： 特点： 系列
电源纹波的产生、危害、测量和抑制
1 引言 对于电子产品来说唯一不可缺少的是电源，但是它除了提供能量外，也带来了纹波、噪声等影响电子产品正常工作的影响。纹波电压对高放、本振、混频、滤波、检波、A/D变换等电路都会产生影响，在设计控制设备、电子仪器、电视、摄像机等电子产品时都要想办法尽量减小纹波。为此就要了解纹波、知道它是如何产生的、如何测量以及抑制方法。 2 电源纹波 纹波是附着于直流电平之上的包含周期性与随机性成分的杂波信号，指在额定输出电压、电流的情况下，输出电压中的交流电压的峰值。狭义上的纹波电压，是指输出直流电压中含有的工频交流成分。 纹波用示波器可以看到，在直流电压上下轻微波动，就像水平面上波动的水纹一样，所以被称为纹波（见图1）。 图1 RIGOL示波器DS1302观察的纹波信号波形 2.1 电源纹波产生 我们通常在产品中用的电源主要有线性电源和开关电源二大类，输出的直流电压是一个固定值，由交流电压经整流、滤波、稳压后得到。由于滤波不干净，直流电压中含有交流成分，这就产生了纹波。纹波是一种复杂的杂波信号，它是围绕输出直流电压上下来回波动的周期性信号，但周期和振幅不是定值，随时间而变，不同电源的纹波波形不一样。 产生电源纹波的因素有许多，即使你用电池供电也会因负载的波动而产生波纹。 线性电源
由于我国供电频率是50Hz，所以它的纹波主要来自工频50Hz变压器，纹波电压的频率常常是50nHz，n取自然数，大小取决于整流电路的类型。对于半波整流，是1；对于全波整流，是2；对于三相全波整流，是6，即300Hz。所以这种电源的输出端纹波主要是50HZ 或它的整数倍，幅值小，较易滤除，通常纹波可做到几mV。 如假定整流桥输出负载电流IL，负载电压VL，整流桥输人交流电压幅值Vm及其输人交流电压频率f，则其输出的纹波电压由表1各式计算。 表1 整流纹波电压 采用功率匹配法或等效电流源法计算纹波电压，一般表示为： △U＝ILsin2wt／(2wC) (1) 从式(1)中可以看出，纹波频率为输人频率的两倍，其幅值正比于变换器的输出电流，反比于输人电压频率和平滑电容的大小。 开关电源 产生的纹波比较复杂、很难滤除且幅值较大。主要来源于五个方面:除低频纹波外还有高频纹波、共模噪声、开关器件产生的噪声和调节控制环路引起的纹波噪声。一般开关电源的纹波比线性电源的纹波要大，频率要高。 ①高频纹波。高频纹波来源于开关变换电路。开关电源的开关管在导通和截止的时候，都会有一个上升和下降时间，这时候在电路中就会出现一个与开关上升与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。还有高频变压器的漏感也会产生高频干扰。这些噪声一般叫做高频纹波噪声，幅值通常要比纹波大得多。
开电源纹波噪声的产生及抑制
电源纹波噪声的产生及抑制 一、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 开关电源输出纹波主要来源于五个方面： 4.1.输入低频纹波; 4.2.高频纹波; 4.3.寄生参数引起的共模纹波噪声; 4.4.功率器件开关过程中产生的超高频谐振噪声;
4.5.闭环调节控制引起的纹波噪声。 4.1、输入低频纹波: 低频纹波是与输出电路的滤波电容容量相关。电容的容量不可能无限制地增加，导致输出低频纹波的残留。 交流纹波经DC/DC变换器衰减后，在开关电源输出端表现为低频噪声，其大小由DC/DC变换器的变比和控制系统的增益决定。 电流型控制DC/DC变换器的纹波抑制比电压型稍有提高。但其输出端的低频交流纹波仍较大。要实现开关电源的低纹波输出，必须对低频电源纹波采取滤波措施。可采用前级预稳压和增大DC/DC变换器闭环增益来消除。 低频纹波抑制的几种常用的方法: a、加大输出低频滤波的电感，电容参数。 △●电容上的纹波有两个成分,一个是充放电时的电压升降量，一个是电流进出电容时ESR上的I*R电压降量。 △●通过输出纹波与输出电容的关系式：vripple=Imax/(Co×f)可以看出，加大输出电容值可以减小纹波。 △●或者考虑采用并联的方式减小ESR值,或者使用LOW ESR电容。 b、采用前馈控制方法，降低低频纹波分量。 △●feed forward control(FFC)前馈控制是按照扰动产生校正作用的一种调节方式，主要用于一些纯滞后或容量滞后较大的被控参数的控制。 △●其目的是加速系统响应速度，改善系统的调节品质。 4.2、高频纹波: 高频纹波噪声来源于高频功率开关变换电路 在电路中，通过功率器件对输入直流电压进行高频开关变换后整流滤波再实现稳压输出的，在其输出端含有与开关工作频率相同频率的高频纹波，其对外电路的影响大小主要和开关电源的变换频率、输出滤波器的结构和参数有关； 设计中尽量提高功率变换器的工作频率，可以减少对高频开关纹波的滤波要求。高频纹波抑制常用的方法有以下几种： a、提高开关电源工作频率，以提高高频纹波频率，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。 b、加大输出高频滤波器，可以抑制输出高频纹波。 c、采用多级滤波。 一般滤波多采用C型、LC型、CLC型，为了更好的抑制纹波，可以采用增加多一级LC滤波。 4.3、寄生参数引起的共模纹波噪声: 由于功率器件与散热器底板和变压器原、副边之间存在寄生电容，导线存在寄生
DC-DC电源中的纹波抑制设计
DC／DC电源中的纹波抑制设计摘要：介绍了一种有效抑制纹波的实现方法。并用实验结果表明，采用文中的方案可对DC／DC电源的输出纹波进行有效的抑制，可以改善供电设备的稳定性。 关键词：纹波；滤波器；LC；电源 0 引言 开关电源以其体积小、效率高等优点在通信设备中得到了广泛应用。但对于输出电压纹波要求较小的场合，传统开关电源设计的输出电压纹波较大，已不能达到设计要求。而通过采用本文的有源滤波器及其前端加入LC低通滤波器网络的方法，则能够对纹波进行有效抑制，从而达到设计所需要的指标。实验结果表明，该方法具有一定的理论与实际意义。 1 有源滤波器原理 有源滤波器的设计原理图如图1所示，图中采用了一个运算放大器、四个电阻和两个电容来构成有适当阻尼的二阶有源低通滤波器。 利用理想运放的分析方法，求得该电路的频率特性函数为： 一般情况下，根据二阶低通滤波器的频率特性函数为： 通过上式可以求出该有源滤波器的一些参数，如自然角频率ωn阻尼系数ξ和闭环增益Avf等：
由上面的公式可以推得二阶低通滤波器的幅频特性Avf(ω)和相频特性φf(ω)为： 图2所示是其幅频特性与相频特性图。
2 LC低通滤波器 在实际应用中，有源低通滤波器由于受到运算放大器的增益和带宽限制，其工作在高频段的波形效果不太理想，而在有源低通滤波器的前端加入截止频率较高的LC低通滤波器，则可以达到比较理想的纹波抑制效果。其前端加入LC的滤波器原理图如图3所示。 3 实验结果及其波形 在有输出纹波的波形中，图4给出了未使用有源滤波网络的输出电压纹波图，而图5所示则是使用有源滤波网络后的输出电压纹波图。 4 结束语 通过对比可以看出，采用本文的有源滤波网络及在其前端加入LC低通滤波电路，可以有效的滤除电压纹波，达到方案中所要求的技术指标，同时，供电设备的工作稳定性也可得到可靠保证。
开关电源纹波分析及抑制(精华)
主题: 开关电源纹波的产生与控制 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和闭环调节控制引起的纹波噪声 1、低频纹波是与输出电路的滤波电容容量相关。电容的容量不可能无限制地增加，导致输出低频纹波的残留。交流纹波经DC/DC变换器衰减后，在开关电源输出端表现为低频噪声，其大小由DC/DC变换器的变比和控制系统的增益决定。电流型控制DC / DC变换器的纹波抑制比电压型稍有提高。但其输出端的低频交流纹波仍较大。若要实现开关电源的低纹波输出，则必须对低频电源纹波采取滤波措施。可采用前级预稳压和增大DC / DC变换器闭环增益来消除。 低频纹波抑制的几种常用的方法: a、加大输出低频滤波的电感，电容参数，使低频纹波降低到所需的指标。 b、采用前馈控制方法，降低低频纹波分量。 2、高频纹波噪声来源于高频功率开关变换电路，在电路中，通过功率器件对输入直流电压进行高频开关变换而后整流滤波再实现稳压输出的，在其输出端含有与开关工作频率相同频率的高频纹波，其对外电路的影响大小主要和开关电源的变换频率、输出滤波器的结构和参数有关，设计中尽量提高功率变换器的工作频率，可以减少对高频开关纹波的滤波要求。 高频纹波抑制的目的是给高频纹波提供通路，常用的方法有以下几种: a、提高开关电源工作频率，以提高高频纹波频率，有利于抑制输出高频纹波 b、加大输出高频滤波器，可以抑制输出高频纹波。 C、采用多级滤波。 3、由于功率器件与散热器底板和变压器原、副边之间存在寄生电容，导线存在寄生电感，因此当矩形波电压作用于功率器件时，开关电源的输出端因此会产生共模纹波噪声。减小与控制功率器件、变压器与机壳地之间的寄生电容，并在输出侧加共模抑制电感及电容，可减小输出的共模纹波噪声。 减小输出共模纹波噪声的常用方法: a、输出采用专门设计的EMI滤波器。 b、降低开关毛刺幅度。 4、超高频谐振噪声主要来源于高频整流二极管反向恢复时二极管结电容、功率器件开关时功率器件结电容与线路寄生电感的谐振，频率一般为1-10MHz,通过选用软恢复特性二
纹波抑制IC方案优势解析
纹波抑制IC方案优势解析 在室内中小功率照明领域，凭借低功耗、长寿命等优势，LED技术已经开始取代传统照明技术，逐渐成为照明解决方案的首选。一方面，室内照明市场需求量极大，前景广阔，对LED照明厂商有巨大的吸引力；另一方面，客户需求种类繁多、成本要求高等特点，也是对LED照明产品提出的严苛考验。为了获得符合要求的照明效果，作为LED照明系统“心脏”的驱动方案必须具备稳定、可靠、优越的性能。 现在，人们对健康的要求越来越高，纹波频闪问题对人体的危害也逐渐被人重视，针对此问题许多厂商已提出相应驱动解决方案，下文将会具体加以分析。 一款理想的驱动器应该具备如下的特性： 1.高PF值、低THD值； 2.低输出纹波电流； 3.整体成本低； 4.宽输入电压范围设计； 5.低功耗，长寿命； 6.电路设计简单； 7.体积小； 8.电磁干扰低； 当然，满足所有要求的完美方案是不存在的，只有针对不同的使用环境选择最适合的方案。 下表就主要关注的几个方面评估当今应用比较广泛的中小功率室内照明低纹波驱动解决方案： 单级PFC+纹波抑制IC 单级PFC+纹波抑制分离电路主动式PFC+DC/DC 填谷式PFC+DC/DC 设计复杂度中等高高低成本中等高高低 效率较主动式PFC低2-3% 较低较主动式PFC低2-3% 高交流输入电压范 宽宽宽窄围（PF>0.9） 电磁干扰低低高低 纹波电流小小小中等 综合考虑后，不难看出在室内低纹波照明应用条件下，最有竞争力的方案是单级PFC+纹波抑制IC。该方案在PF值、THD 值、纹波电流、成本、交流输入电压范围等参数上取得比较好的折衷，是一种具有整体优势的解决方案。 纹波抑制电路实现的方式有两种：一种是完全使用分离器件搭建出的电路，另一种是把核心器件集成为纹波抑制芯片并配以一些外围元器件形成的电路。就市面上得采用较多的一种纹波抑制分离电路来说，对比英飞特电子研发的纹波抑制IC方案，有以下几个缺点：1、分离方案设计复杂度较高，且其存在短路开机时易炸机的风险；2、分离方案功耗大，保护功能不齐全；3、方案不具备参数调整能力，导致灵活度不够难以适应厂商不同需要。反观IC方案，功能良好且具备完善的保护功能，成本虽然现在略高，但随着技术更加成熟，产能不断增加，会逐步下降，此消彼长之下，纹波抑制IC方案会成为主流。 总的来说，在室内照明能够实现低纹波的各项方案中，单级PFC+纹波抑制IC方案具有非常显著的综合优势。随着人们逐渐意识到纹波的危害，在该细分市场逐渐成熟的情况下，此方案将会成为各厂商的首选。
最少拍无纹波控制器的设计
目录 前言 0 1.题目分析 0 2.最少拍无纹波控制原理 (1) 3.最少拍无纹波控制器设计步骤 (2) 4.用MATLAB软件仿真 (3) 单位阶跃输入信号 (3) 单位速度输入信号 (4) 单位加速度输入信号 (5) 参考文献 (5) 附录 (6) 课设体会 (7)
最少拍无纹波控制器的设计1 任甜甜沈阳航空航天大学北方科技学院 摘要:本次课程的目的是学习并熟悉使用计算机软件matlab去建模、分析、设计和仿真最少拍无纹波控制器。最少拍控制器的设计应首先根据零阶保持器将传递函数离散化，解出待定系数，然后求出相应的闭环脉冲传递函数和数字控制器。得出的闭环脉冲传递函数在后续工作中还需要进行多次调整，从而获得最佳表达形式。最后分别使用程序仿真方法和simulink去分析系统在速度和加速度两种输入信号下的动态性能和稳定性能。关键词：离散化；数字控制器；程序仿真 前言 最少拍设计，是指系统在典型输入信号的作用下，经过最少拍使系统输出的系统误差为零。最少拍控制器是基于准确的被控对象而建立的一种控制算法，设计一个数字控制器，使系统到达稳定所需要的采样周期最少，而且在采样点的输出值能准确地跟踪输入信号，不存在静差。应用数字控制器设计的随动系统的快速性一般以系统需要多少个采样周期数来表征。通常称一个采样周期为一拍，那么在越少的拍数内，系统的输出能跟上给定值，则系统的快速性越好。最少拍控制就是为满足这一要求的一种离散化设计方法。 1.题目分析 根据题目要求，设计无波纹最小拍控制器。采用零阶保持器的单位反馈离散系统，被控对象要求系统在单位阶跃输入时，实现无波纹最小拍控制，用离散设计法设计数字控制器。通过对最少拍数字控制器的设计与仿真，让自己对最少拍数字控制器有更好的理解与认识，透切理解最少拍、最少拍有纹波数字控制器、最少拍无纹波数字控制器的概念，分清最少拍有纹波与无纹波控制系统的优缺点，熟练掌握最少拍数字控制器的设计方法、步骤，并能灵巧地应用matlab平台对最少派控制器进行系统仿真。
如何降低电源纹波噪声的分析与应用
如何降低电源纹波噪声的分析与应用 一、什么叫纹波？ 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、容易在用电器上产生谐波，而谐波会产生更多的危害； 2、降低了电源的效率； 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； 4、会干扰数字电路的逻辑关系，影响其正常工作； 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； 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 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 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和闭环调节控制引起的纹波噪声 1、低频纹波是与输出电路的滤波电容容量相关。电容的容量不可能无限制地增加，导致输出低频纹波的残留。交流纹波经DC/DC变换器衰减后，在开关
一种LLC谐振变换器的直流端二次纹波抑制方法
一种LLC谐振变换器的直流端二次纹波抑制方法 1.引言 全球电动汽车产业飞速发展，电池储能系统在电力系统的应用也日益广泛，这使得电池充电装置成为研究热点[1]。两级式AC-DC-DC变换器具有控制灵活，能同时兼顾电池充电性能和电网电能质量的优点，广泛应用于电池充电场合[2]，其系统结构如图1所示。 如图1所示，单相AC-DC变换器的瞬时输出功率中含有两倍电网频率的交流分量[3]，这个脉动频率会对DC-DC变换器的输出造成影响[4]。文献[5]基于DC-DC变换器线性交流小信号模型研究了低频纹波的产生及传递机理。文献[6]在文献[5]的基础上，提出了一种基于电流反向增益传递函数的方法来分析电流低频纹波问题。 电池对充电电压精度要求很高[7]。因此，在前级为单相的两级式AC-DC-DC变换系统中，必须对二倍频纹波进行抑制，以保证输出电压的高精度和低纹波。文献[6]总结了对两级式AC-DC-DC变换器进行协调控制抑制二倍频功率波动的方法，包括：(1)由第三方储能装置提供二倍频脉动功率[8]，这种方法增加了变换器和电路端口，使电路本身和控制均较为复杂，也增加了系统的体积和成本。(2)由电池提供，文献[9]通过约束燃料电池输出阻抗来满足较严格的纹波限制，实际应用有一定局限性。(3)允许该脉动功率出现在中间直流母线，由储能元件提供。方式(3)可分为无源和有源两类，文献[10]中采用较大的电解电容来平滑母线电压波动，增加了系统体积和重量。文献[11]在电路中插入LC 谐振网络，用于平衡脉动功率，可以有效减小中间母线电容值，但由于加入了额外电感，系统体积和重量仍会受限。文献[5]中采用平均电流控制对DC末端电流二次纹波进行了抑制，但纹波抑制效果依赖于变换器控制带宽的设计[6]。 本文基于信号调制解调的思想，以LLC 谐振变换器为研究对象，分析了二次纹波电压在DC-DC变换器中的传递机理。采用了PI+PR控制器对LLC 谐振变换器输出电压的二次纹波进行了抑制，使输出电压整体纹波幅值减小，从而能够在不增加直流母线电容的前提下，改善了电池充电电压质量。 2.LLC谐振变换器中二次纹波的传递 全桥LLC谐振变换的电路结构如图2所示。其中，vdc为直流母线电压，v2为直流母线上的二次纹波，vo为输出电压。Lr和Cr分别为谐振电感和谐振电容。T为降压变压器，其变比为np: ns1: ns2，其中ns1= ns2, Lm是变压器励磁电感。S1，S2，S3和S4为开关管，D1和D2为输出整流二极管。Co为输出滤波电容。Ro为电阻负载。 1.1 开关网络对二次纹波的影响 设LLC谐振变换器的直流母线上二次纹波电压的表达式为：
BUCK电路降纹波的详解
详细解析Buck电路开关电源纹波的有效抑制方法 2013-10-11 09:51 来源：电源网作者：云际 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。如果式(1)两端以时间t为变量进行微分计算，可得： 这便是大家所熟知的电感电压降回路方程。 现在假设对于每个单独的开关周期，在开关管导通状态和关断状态，输入输出电压都基本没有变化，可以写出导通状态和关断状态时的L两端的电压。 导通状态L两端的电压： 关断状态L两端的电压： Vsat为开关管的导通压降;VF为二极管的导通压降。 由于Vsat和VF相对于Vi和Vo很小，这里忽略不计，可以得到： 可以看出Von和Voff都是常数，即对于 不论在导通状态还是在关断状态都有：
纹波对电路的影响
纹波对电路的影响 The manuscript was revised on the evening of 2021
开关电源纹波的产生 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-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，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。 因为本人是做汽车电子研发的，对于后两种噪声接触较少，所以暂不考虑。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三种： 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。 左图是开关电源电感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)。 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。 应用该对策后，BUCK型开关电源如下图所示： 1?小时前上传 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。
开关电源纹波的测量和抑制
开关电源输出纹波的测量和抑制 开关电源纹波的产生 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，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50?终端。横河示波器的资料上介绍说，50?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100K?到10M?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50?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。归根到底第一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。 泰克公司有专门分开测量上述两种纹波(噪声)的软件，可以看一下参考资料5。同样，关于示波器的接地，电源测试的相关知识，也可以看一下。 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三种： 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。
最少拍无纹波控制器的设计
目录 前言：.................................................... 错误!未定义书签。 1 课题简介................................................ 错误!未定义书签。课程设计目的....................................................... 错误!未定义书签。课程设计内容....................................................... 错误!未定义书签。 2 最小拍无纹波系统控制算法设计............................ 错误!未定义书签。设计原理........................................................... 错误!未定义书签。算法实现........................................................... 错误!未定义书签。 3 最小拍无纹波控制软件编程设计............................ 错误!未定义书签。运用simulink进行仿真.............................................. 错误!未定义书签。程序仿真........................................................... 错误!未定义书签。 4 结果分析................................................ 错误!未定义书签。5最少拍无纹波控制系统对典型输入的适应性问题 .............. 错误!未定义书签。6设计总结 ................................................ 错误!未定义书签。参考文献.................................................. 错误!未定义书签。
电源的纹波抑制比测量(英文原版)
Keysight Technologies Power Supply Rejection Ratio (PSRR) Measurements Using Keysight InfiniiVision X-Series Oscilloscopes Application Note
Introduction The primary measurement tool used to test and characterize power supplies is an oscilloscope. Many of today’s scopes, including Keysight’s InfiniiVision X-Series, offer special power measurement options that can help automate many of the most important measurements. Figure 1 shows a list of the power supply characterization measurements that are available on Keysight’s InfiniiVision 3000T and 4000 X-Series oscilloscopes with the power measurements option (DSOX3PWR or DSOX4PWR). Unique to Keysight’s portfolio of measurements are frequency response measurements including Power Supply Rejection Ratio (PSRR) and Control Loop Response (Bode). These particular stimulus-response type measurements are typically performed using low-frequency network analyzers. But since Keysight’s InfiniiVision X-Series oscilloscopes come with a built-in function/arbitrary waveform generator, they can also be performed using these scopes. Figure 1: Power supply characterization measurements available in Keysight’s InfiniiVision X-Series oscilloscopes.
电源设计中如何抑制纹波噪声
电源设计中如何抑制纹波噪声 纹波噪声是衡量电源的一个重要指标，一个好的电源必须要把输出纹波噪声控制在一个合理的范围内。但一般有哪些行之有效的降低纹波噪声的对策呢？下面我们抛砖引玉，简单讨论常用的八个方法。 1、电源PCB走线和布局 反馈线路应避开磁性元件、开关管及功率二极管。 输出滤波电容放置及走线对纹波噪声至关重要，如图1所示，传统设计中由于到达每个电容的阻抗不一样，所以高频电流在三个电容中分配不均匀，改进设计中可以看出每个回路长度相当即高频电流会均匀分配到每个电容中。 传统设计 图1 电源PCB走线优化 如果PCB是多层板，可以选择和主电流回路层最近一层覆地，覆地可以有效的解决噪声问题，注意，尽量保证覆地的完整性。 2、场效应管D级与输入正之间加RCD 一般选择场效应管的反向恢复时间要比二极管D1慢2~3倍，以避免形成直通电流，此电流会产生很强的磁场，可增大输出噪声干扰，所以可人为的通过栅极电阻R4来减慢开关管的开关速度。为了不影响关断速度可以在栅极电阻并联一个二极管D2如图2所示。
图2 场效应管优化电路 3、场效应管DS端并联RC 可以在场效应管DS两端并联一个RC电路也可以有效的降低噪声干扰如图2所示，电容C2一般在100P左右，电容值过大会导致场效应管的开关损耗加大，电阻R2一般选取小于10Ω电阻。 4、输出二极管两端并联RC 二极管在高速导通和关断时，反向恢复期间，二极管的寄生电感和电容会产生高频振荡，为了抑制高频振荡可在二极管两端加RC缓冲电路如图2所示，电阻R3一般在1Ω~100Ω，电容C3一般在100pF~1nF，如果电源工作频率较低，效率满足要求的话，二极管D3可以选择反向恢复时间较慢的二极管。 5、输出加二级LC滤波 LC对噪声和纹波抑制效果比较明显，根据纹波频率选择合适电感电容值，但由于柱形电感价格低体积小的优点，所以一般LC中电感大都会选择柱形电感，然而柱形电感是开放式磁结构，对周围会产生较严重磁干扰，我们可以采用两个电感并排放置，且电流流入方向相反，即有助于引导磁通从一个磁柱到另一个磁柱，从而可以降低电磁干扰，如图3所示。 磁力线 图3 二级LC滤波原理 6、变压器初次级之间加法拉第屏蔽层 变压器的绕组通过高频电流时，变压器将变成有效的磁场天线，变压器绕组又承受跳跃电压，即变压器也变成了电场天线，在初次级之间加法拉第屏蔽层可收集隔离边界处的噪声电流，并予以转移到原边地，但铜箔应为非常薄的铜箔带，尽量避免涡流损耗并减小漏感，
纹波对电路的影响
开关电源纹波的产生 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，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。 因为本人是做汽车电子研发的，对于后两种噪声接触较少，所以暂不考虑。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三种：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。
左图是开关电源电感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)。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。 应用该对策后，BUCK型开关电源如下图所示： 1 小时前上传 下载附件(18.55 KB) 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。 但是，这种情况下需要考虑反馈比较电压的采样点。(如下图所示)
纹波的抑制方法
纹波的抑制方法 [摘要]开关电源因具有效率高，输出电压可调范围大、损耗小、体积小、重量轻而得到了广泛的应用。但开关电源体积小，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中的一个关键技术难点，本文阐述开关电源纹波产生的原因和通常的解决方法，具体介绍了开关电源设计中降低输出纹波所采用的一系列措施，并对其有效性进行了理论分析。 关键词开关电源；纹波；噪声 一、开关电源的概念 习惯上，高频开关整流AC-DC和DC-DC变换器被称作开关电源。由于其高工作频率，带来了设备的体积和重量的减小。由于开关电源的变换效率高，能量损耗减少，降低了电源环境温度，改善了工作人员的环境。工作性能的提高。相对于相控电源来说，开关电源不仅节省能源，也节省了材料和体积。 开关电源产品主要应用领域有计算机、通信办公设备、控制设备、电子仪器、电视、摄像机、电子游戏机等产品。在电脑、电子仪器和通信系统中应用极为广泛的开关电源，在近半个世纪的发展过程中，因具有轻、小、高效等优点而逐渐取代传统的线性电源和相控电源，成为电子电源中的主流产品。 开关电源发展中一个永恒的主题是实现电源的高频率、高效率、小体积、低成本。高工作频率，可以提高动态响应，也是减少体积和重量的重要途径；高效率，减少热损耗，实现高功率密度；小体积，减少变压器，电感和电容的体积，同时还要兼顾高可靠性和低成本。 二、开关电源纹波产生的机理和解决方案 1、纹波产生的机理 常规AC/DC，关电源的工作模式是把电网电压全波整流变为直流电，经高频开关变换由开关变压器隔离并升、降压，经高频二极管整流滤波后以直流电输出。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和闭环调节控制引起的纹波噪声。 低频纹波 低频纹波是与输出电路的滤波电容容量相关。由于开关电源体积的限制，电解电容的容量不可能无限制地增加，导致输出低频纹波的残留，该输出纹波频率随整流电路方式的不同而不同。 一般的开关电源由AC/DC和DC/DC两部分组成。AC/DC的基本结构为整流滤波电路，它输出的直流电压中含有交流低频纹波，其频率为输入交流电源频率的二倍，幅值与电源输出功率及滤波电容容量有关，一般控制在10%以内。该交流纹波经DC/DC变换器衰减后，在开关电源输出端表现为低频噪声，其大小由DC/DC变换器的变比和控制系统的增益决定。例如：对普通24V电源来说，电压型控制DC/DC变换器的纹波抑制比一般为45～50dB，其输出端的低频交流纹波有效值为60～120mV。电流型控制DC/DC变换器的纹波抑制比稍有提高，但其输出端的低频交流纹波仍较大。若要实现开关电源的低纹波输出，则必须对低频电源纹波采取滤波措施。可采用前级预稳压和增大DC/DC变换器闭环增益来消除。 高频纹波 高频纹波噪声来源于高频功率开关变换电路，在电路中，通过功率器件对输入直流电压进行高频开关变换而后整流滤波再实现稳压输出的，在其输出端含有与开关工作频率相同频率的高频纹波，其对外电路的影响大小主要和开关电源的变换频率、输出滤波器的结构和参数有
纹波系数
纹波就是一个直流电压中的交流成分。直流电压本来应该是一个固定的值，但是很多时候它是通过交流电压整流、滤波后得来的，由于滤波不彻底，就会有剩余的交流成分，即使采用电池供电也会因负载的波动而产生波纹。事实上，即便是最好的基准电压源器件，其输出电压也是有波纹的。 狭义上的纹波电压，是指输出直流电压中含有的工频交流成分。 我国工频频率是50Hz，所以纹波电压以工频50Hz或50Hz的整数倍计取。具体取50Hz 还是50Hz的倍数，取决于整流电路的类型。对于半波整流，取50Hz；对于全波整流，取50Hz 的2倍即100Hz；对于三相半波整流，取50Hz的3倍即150Hz；对于三相全波整流，取50Hz 的6倍即300Hz。 对于日本、欧美等国家，使用60Hz工频，计取方式只需把上述的50改为60即可。 纹波电压通常用有效值或峰值表示。
相关测量 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=Urms/Uo x100% 3．纹波电压抑制比。 在规定的纹波频率（例如50HZ）下，输入电压中的纹波电压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