降低开关电源纹波的三个要素
用这几种方法告诉你如何降低开关电源输出纹波与噪声？
用这几种方法告诉你如何降低开关电源输出纹波与噪声？纹波主要在五个方面：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。
降低电源纹波的方法
降低电源纹波的方法电源纹波是指电源输出电压在负载变化或开关转换时产生的波动。
一个干净的电源输出是一个平稳的、无波峰的 DC 电压。
如果输出电压出现波峰，就会对电路的电压稳定性产生负面影响，从而影响电路工作的可靠性。
降低电源纹波是一个重要的问题。
下面我们将介绍几种常见的降低电源纹波的方法。
第一种方法是使用线性稳压器。
线性稳压器可以根据输入电压的大小指定恒定的、稳定的输出电压。
线性稳压器通常具有很低的输出纹波和良好的稳定性，但是它具有低效能和较高的热量损失。
对于高功率应用来说，线性稳压器不是最佳选择。
第二种方法是使用开关稳压器。
开关稳压器（switching regulator）主要用于将高输入的 DC 电压转换为稳定的低输出电压。
开关稳压器具有高效率、小体积和轻量化的特点，但是其输出端仍然存在一定的纹波。
纹波可以通过使用低 ESR 电容，如刚性电容或铝电解电容，来降低。
第三种方法是使用滤波器。
滤波器常常在开关稳压器的输出端加装。
滤波器可以去除电源直流电偏置和高频电磁干扰，从而减小输出电压的纹波。
滤波器的设计和配置应根据具体的应用场景进行调整和优化。
第四种方法是选择合适的电源电容器。
电源电容器是供电电路中的一个重要元件，可以平滑输出电压。
正确选择电源电容器的类型和参数可以降低输出电压的纹波。
在选择电容器时应注意电容器的额定电压、温度系数、精度及故障率等参数。
第五种方法是使用稳压芯片。
稳压芯片是一种高效的电源 IC，可以把输入电压稳定转换为稳定的输出电压，从而降低输出电压的纹波。
常见的稳压芯片有线性稳压芯片和开关稳压芯片等。
稳压芯片具有输出电压稳定、效率高、体积小和容易使用等优点。
综上所述，降低电源纹波的方法包括使用线性稳压器、开关稳压器、滤波器、选择合适的电源电容器和使用稳压芯片等。
在实际应用中，应根据具体的设计要求和场景，选择合适的降噪方法进行应用。
开关电源工作时，如何抑制纹波和减小高频噪声？
开关电源工作时，如何抑制纹波和减小高频噪声？
开关电源通过高频化的能量变换获得较高的能量转换效率，工作频率一般是几十KHz到上百KHz。
相对于线性电源，开关电源工作时的高频噪声是比较多的，纹波系数也相对较高，需要设计合适的滤波电路来抑制纹波和消除高频噪声。
电容滤波
在电源电路中，电容滤波是必不可少的。
在开关电源电路中，滤波电容的选择显得特别重要，特别是输出端的滤波电容。
由于工作频率较高，需要考虑电容的阻抗和频率特性，滤波电容容量并不是越大越好。
因为电源的频率提高后，电容值会急剧下降，所以选择滤波电容的时候我们需要考虑电容的ESR（等效串联阻抗）。
需要尽量使用ESR值小的滤波电容。
电容需要在工作频率内有较低的等效阻抗才会有良好的滤波效果。
选择电容时需要考虑开关电源的工作频率，输出电压，输出电流，电容容值大小可以参考前辈们的计算公式：C>0.289/{f×（U/I）× ACv}，ACv是纹波系数，单位是%。
LC滤波
电感有着通直流隔交流的特性，加入滤波电感对消除高频噪声有着非常好的效果。
电容和电感组合在一起使用效果更好。
如果有必要，我们还可以加入二级的LC滤波电路。
使用滤波电感时，需要根据开关电源的功率选择适当的功率电感。
LDO滤波
LDO（低压差线性稳压器）有一项噪声抑制比的指示，也有着很好的滤波效果，加入LDO后，纹波系数会大幅的降低，对抑制纹波和消除高频噪声非常有效。
关于开关电源纹波抑制的技术要点及措施
关于开关电源纹波抑制的技术要点及措施作者：吴凌云李瑞正来源：《数字技术与应用》2011年第12期摘要：开关电源是电子产品唯一不可缺少的部分，电源纹波是检测电源的重要指标。
纹波电压容易在用电器上产生谐波，而谐波会产生较多的危害。
总之，纹波对高放、本振、混频、滤波、检波、A/D变换等电路都会产生影响。
本文阐述了开关电源纹波产生的原因以及在三种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：开关电源纹波抑制中图分类号：TP303 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2011)12-0205-021、开关电源的综述开关电源是一种电压转换电路，就是利用电子开关器件（如晶体管、场效应管、可控硅闸流管等），通过控制电路，使电子开关器件不停地“接通”和“关断”，让电子开关器件对输入电压进行脉冲调制，从而实现AC/ DC、DC/DC电压变换，以及输出电压可调和自动稳压。
开关电源可以获得超过85%的能量转换效率，这意味着它比线性稳压电源又更好的能量转换效率。
开关电源也有一个很宽的电流和电压工作范围，主要的工作内容是升压和降压，广泛应用于现代电子产品。
开关电源实现电源的高频率、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。
2、开关电源纹波的产生2.1 纹波纹波是由于直流稳定电源一般是由交流电源经整流稳压等环节而形成的，这就不可避免地在直流稳定量中多少带有一些交流成份，这种叠加在直流稳定量上的交流分量就称之为纹波。
2.2 纹波产生的过程一般的开关电源由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。
开关电源纹波的抑制
如何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。
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。
一、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。
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，归根到底第一要清楚自己的测试结果，第二要得到客户认可。
降低输出纹波的方法
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。
电源纹波方案
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。
开关电源纹波
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。
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。
横河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。
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开关电源要降低纹波主要要在以下三个方面下功夫：
1、储能电感。
储能电感在工作频率下的Q值越大越好，很多人只注意到电感量，其实Q值的影响要大得多，电感量只要满足要求允许在很大范围内波动。
2、滤波电容。
滤波电容的ESR和ESL是非常重要的参数，越低越好，仅追求容量是远远不够的，当然在满足足够低的ESR和ESL的前提下，容量大些较好。
开关电源的滤波电容优选X7R或X5R电容与钽电解的组合，纹波稍放宽可用Y5V电容和瘦高外观的铝电解（低ESL型）配合。
3、PCB设计。
开关电源的PCB设计非常重要，在前两个条件都满足时如果纹波参数还是达不到手册中载明的数值，问题就可以肯定是出在PCB上，开关电源芯片的取样及滤波回路的设计非常讲究，PCB分布参数会导致调整误差或滤波效率变差，严重时甚至可能导致自激（一般在特定的负载强度下发生），故不得不查。
原则是取样回路和滤波回路要尽量贴近开关电源IC，PCB走线不可太长、太细，类似的储能电感也有同样原则，只是影响稍小，布局、走线不利相当于降低了电感的Q值。
最后要说的是，因开关电源IC的内电路设计不同纹波指标也是不同的，多数情况下，开关频率高的容易获得较低的纹波，但价格及对外围元件的要求相对更高，所以要根据需要合理选择，够用即可，否则要付出不必要的成本，器件手册的仔细阅读及理解是第一步。