开关电源输出纹波电压的理论计算值详解
电源纹波分析及测试方法
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：1.1．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、纹波系数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。
五、电源纹波测试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。
纹波电压
纹波电压编辑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。
目录1定义2危害3抑制方法4相关测量1定义狭义上的纹波电压，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、美国等国家，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。
2危害纹波的害处：1、容易在用设备中产生不期望的谐波，而谐波会产生较多的危害；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，导致烧毁用电设备；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。
3抑制方法抵制纹波电压的方法，常见的有以下几种：1、在成本、体积允许的情况下，尽可能采用全波或三相全波整流电路；2、加大滤波电路中电容容量，条件许可时使用效果更好的LC滤波电路；3、使用效果好的稳压电路，对纹波抑制要求很高的地方使用模拟稳压电源而不使用开关电源；4、合理布线。
4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。
反激开关电源参数计算
反激开关电源参数计算1.输入电压的确定输入电压一般是由电网提供，常见的有220V交流电压和110V交流电压。
在设计反激开关电源时，需要根据实际应用环境和设备要求来确定输入电压。
2.输出电压的确定输出电压是根据实际需要来确定的，一般为直流电压。
在确定输出电压时，需要考虑设备的工作电压范围和设备对电源质量的要求。
3.功率的确定功率是反激开关电源的重要参数之一，它决定着电源所能提供的最大输出功率。
功率的确定需要综合考虑设备的负载需求和电源的能力，一般可以通过测量设备的功率消耗来确定。
4.电流的确定电流是反激开关电源输出的电流大小，它与功率有一定的关系。
一般来说，电流越大，功率也就越大。
在计算电流时，需要综合考虑负载的电流需求和电源的能力。
除了以上常规参数外，还有一些需要考虑的特殊参数。
比如开关频率、输出纹波、效率等。
开关频率指的是反激开关电源的工作频率，它决定了电源输出的稳定性和抗干扰能力。
一般来说，开关频率越高，电源的稳定性和抗干扰能力越好，但对元器件的要求也越高。
输出纹波是指反激开关电源输出电压的纹波幅度，它与输出电容器和输出滤波电感器的选取有关。
输出纹波越小，表示电源输出的稳定性越好。
效率是指反激开关电源输出的功率与输入的功率之比，它决定了电源的能量利用效率。
一般来说，效率越高，电源的能量损耗越小。
在进行反激开关电源参数计算时，需要综合考虑负载的需求、电源的能力以及其他特殊要求，进行合理的设计和选择。
同时，还要根据实际情况对参数进行优化和调整，确保电源的性能和可靠性。
开关电源参数计算精
1.原理图2.技术指标(1 输入电压:185V AC~240VAC(2输出电压1：+5VDC,额定电流1A，最小电流750mA ; (3输出电压2:+12VDC, 额定电流1A，最小电流100mA ; (4输出电压3:-12VDC ,额定电流1A，最小电流100mA ; (5输出电压4:+24VDC,额定电流1.5A，最小电流250mA ;(6输出电压纹波:+5V,±12V :最大100mV (峰峰值；+24V:最大250mV (峰峰值(7输出精度:+5V,±12V撮大± 5%; +24V:最大± 10%; (8效率:大于80% 3.参数计算(1输出功率：5V 112V 1224V 1.565out P A A A W =x + xx +x = (3-1 (2 输入功率：6581.2580%0.8out in P WP W ===(3-2 (3直流输入电压:采用单相桥式不可控整流电路(max240VAC 1.414=340VDCin V =x (3-3 (min185VAC 1.414=262VDCin V =x (3-4 (4最大平均电流：(m a x(m i n 81. 250. 31262inin in P W I A V V=(3-5(5最小平均电流： (min(max 81.250.24340 in in in P WI A V ==(3-6 (6峰值电流：可以采用下面两种方法计算，本文采用式(3-8的方法。
(minmax (min(min225581.251.550.4262out out out Pk C in in in P P P W I I A V D V V V x =====x (3-7 min 5.55.581.251.71262out Pk C in P W I I A V V x ==(3-8 (7 散热:基于MOSFET的反激式开关电源的经验方法:损耗的35%是由MOSFET产生, 60%是由整流部分产生的。
开关电源的设计及计算
等级：内部密
开关电源的设计及计算
1.先 计 算 BUCK 电 容 的 损 耗 （ 电 容 的 内 阻 为 Rbuck 85VAC~264VAC,频率为 50Hz，POUT =60W,VOUT=60W） ： 2 电容的损耗： Pbuck=Rbuck*Ibuck,rms Ibuck,rms=Iin,min 假 设 为 350m Ω ， 输 入 范 围 为
2 1 NP − 1000 LM AL
（mm）
其中：AL 为没气隙时的值，单位 nH/圈数 2 变压器次级线径的计算： 其中：KL(n)= Isec(n) = Ids rms
* V OR L ( n) 1− DMAX * V O ( n ) + VF ( n ) DMAX
(
*K
)
VO ( n ) + VF ( n ) * NS 1 VO1 + VF1 Vcc + VFa Na= * NS 1 VO1 + VF 1
翻译和整理：周月东 ON,FAIRCHILD 应用文档
控制芯片正常工作的电压，一般取 12~1等级：内部密
变压器气隙长度计算： G=40*π*Ae*
△I 2
2 △I DMAX 2 * 3 * (IEDC ) + 3 2 Idsrms =
其中：
IEDC =
Pin V min* DMAX V min* DMAX △I= LM * FS
文档内容参考： 翻译和整理：周月东 ON,FAIRCHILD 应用文档
单路 KL=1
PO ( n ) PO
PO(n) 为每路输出的最大功率
一般大于 1M 时，电流密度取 5A/mm 2,当圈数少，长度小，电流密度取 6~10A/mm2 也是可 以接受的。为了绕制容易和避免严重的涡流损耗，应避免使用单根 1mm 以上的线。对于大 电流输出应使用多根并联以减少趋肤效应。 同时必须检查窗口面积是否能绕制的下， 检查如 下： Awr=
反激式开关电源的设计计算
反激式开关电源的设计计算首先，需要明确设计参数：1. 输入电压（Vin）：反激式开关电源的输入电压一般为交流电网的标称电压，如220V或110V。
2. 输出电压（Vout）：反激式开关电源的输出电压需要满足目标设备的需求，例如5V、12V等。
3. 输出功率（Pout）：反激式开关电源的输出功率是根据目标设备的功率需求确定的，一般以瓦（W）为单位。
4. 开关频率（fsw）：反激式开关电源的开关频率一般在10kHz到100kHz之间，根据具体需求和性能要求确定。
设计步骤如下：1.计算电流和电压波形：根据输出功率和输出电压，可以计算出输出电流：Iout = Pout / Vout。
同时，可以根据输入和输出的电压波形关系，使用变压器的变比关系计算输入电流波形。
2.选择开关元件：根据开关频率和输出功率，可以选择合适的功率场效应管（MOSFET）作为开关元件。
选择时需要考虑开关速度、导通和截止损耗等因素。
3.选择变压器：根据输入和输出电压的变比，可以选择合适的变压器。
变压器的选择需要考虑输入输出功率、开关频率、能量传输效率等因素。
4.计算电感和电容：通过计算电流波形和电压波形的变化率，可以确定所需的输入和输出电感。
同时，通过计算输出电压的纹波和电流的纹波，可以选择合适的输出电容。
5.设计控制电路：根据输入和输出电压、开关频率以及开关元件的特性，设计合适的控制电路。
常见的控制方案有可变频率、可变占空比等，需要根据具体需求确定。
6.完善保护电路：7.电路仿真和优化：通过电路仿真软件可以对设计的开关电源进行仿真，并对效果进行优化，如进一步降低纹波、提高效率等。
以上是基于反激式开关电源的设计计算的基本步骤，实际设计中还需要考虑其他因素，如电源的稳定性、EMI（电磁干扰）等。
设计计算的具体细节和参数计算可以根据具体的需求和设备要求进行调整和优化。
升压电路开关电源计算公式
2、取电容C=470uF计算得输出纹波电压为0.039V。
3、取L=15uH计算ΔI=2.7A。
四、由以上数据可知
1、设计中采用4个470uF电容并联，容值过大，
2、所采的电感值使得ΔI=2.7A，能够满足电流的要求。
Ip为电感的平均输出电流，Ip=Iout
imax和imin为电感的最大电流和最小电流，
ΔI为输出电流的变化量，由图中可以得出，imax-imin=ΔI Ip=（imax+imin）/2 0<ΔI<2 Ip
取ΔI=@Ip @为ΔI与Ip之间的系数Ip=Iin=(Vo×Io)/Vi则电感L的值为
四：由以上公式计算得SU1219R的各项参数为
升压电路开关电源计算公式
一、线路图
二、电容C的计算
当Mosfet-N导通的时候，电感的一端接地，负载所用电流由电容提供。
其中：Io=输出电流，Δu=输出纹波电压，tON= Mosfet-N每个周期的导通时间
输出电流和纹波电压自行设计，需求出其tON
由以上二个公式可以求出C值的大小
三、电感L的计算
电感的输出电流随时间变化的曲线
开关电源参数计算
（1）输入电压：185V AC~240V AC（2）输出电压1：+5VDC ，额定电流1A ，最小电流750mA ； （3）输出电压2：+12VDC ，额定电流1A ，最小电流100mA ； （4）输出电压3：-12VDC ，额定电流1A ，最小电流100mA ； （5）输出电压4：+24VDC ，额定电流1.5A ，最小电流250mA ；（6）输出电压纹波：+5V ，±12V ：最大100mV （峰峰值）；+24V ：最大250mV （峰峰值）（7）输出精度：+5V ，±12V ：最大± 5%；+24V ：最大± 10%； （8）效率：大于80% 3. 参数计算 （1）输出功率：5V 112V 1224V 1.565out P A A A W =⨯+⨯⨯+⨯= （3-1）（2）输入功率：6581.2580%0.8out in P WP W === （3-2） （3）直流输入电压：采用单相桥式不可控整流电路(max)240VAC 1.414=340VDC in V =⨯ （3-3） (min)185VAC 1.414=262VDC in V =⨯ （3-4）（4）最大平均电流：(max)(min)81.250.31262in in in P WI A V V=== （3-5） （5）最小平均电流：(min)(max)81.250.24340in in in P WI A V === （3-6） （6）峰值电流：可以采用下面两种方法计算，本文采用式（3-8）的方法。
(min)max (min)(min)225581.25 1.550.4262out out out Pk C in in in P P P WI I A V D V V V ⨯======⨯ （3-7）min 5.5 5.581.25 1.71262out Pk C in P WI I A V V⨯==== （3-8） （7）散热：基于MOSFET 的反激式开关电源的经验方法：损耗的35%是由MOSFET 产生，60%是由整流部分产生的。
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计算积分得到 由于 则 漏电流小，ESR 小，一般都是认为要选择低 ESR 的系列，不过也与负载 有关，负载越大，ESR 不变时，纹波电流变大，纹波电压也变大。我们从公 式上来看看，dV*C=di*dt；dv 就是纹波，di 是电感上电流的值，dt 是持续的 时间。一般的开关电源书籍都会讲到怎幺算纹波，大题分解为：滤波电容对 电压的积分+滤波电容的 ESR+滤波电容的 ESL+noise，如下图： 一般对纹波的计算通常是估算 有关开关电源纹波的计算，原则上比较复 杂，要将输入的矩形波进行傅立叶展开成各次与滤波电感、滤波电容有关，而且与负载电 阻有关。当然，计算时是将滤波电感和滤波电容看成理想元件，若考虑电感 的直流电阻以及电容的 ESR，那就更复杂了。所以，通常都是估算，再留出 一定余量，以满足设计要求。对样机需要实际测试，若不能满足设计要求， 则需要更改滤波元件参数。 以 Buck 电路为例，电感中电流连续和断续，开关电源的传递函数完全不
同。电流连续时环路稳定，电流断续时未必稳定。而电感中电流是否连续， 除与电感量等有关外，还与负载有关。更严重的是，电流是否连续还与占空 比有关，而占空比是由反馈电路控制的。不仅 Buck，其它如 Boost 以及由基 本拓扑衍生出来的正激、反激等也是一样。 若要求所有可能产生的工作状态下都稳定，通常要加假负载以保证 Buck 电路电感电流总是连续(对 Buck/Boost 或反激则保证不会在连续断续之间转变)， 或者把反馈环路时间常数设计得非常大(这会在很大程度上降低开关电源的响 应速度)。对输出电压可调整的开关电源(例如实验室用的 0～30V 输出电源)， 环路稳定的难度更大。对这类电源，往往要在开关电源之后再加一级线性调 整。 电解电容的选择很重要 在输出端采用高频性能好、ESR 低的电容，高频下 ESR 阻抗低，允许纹 波电流大。可以在高频下使用，如采用普通的铝电解电容作输出电容，无法 在高频（100kHz 以上的频率）下工作，即使电容量也无效，因为超过 10kHz 时，它已成电感特性了。
2、电容的 ESL 引起的 3、电容的充放电引起的 4、噪声引起的 以 Buck 开关电源为例来计算一下： 电容的 ESR 引起的纹波计算公式 电容的 ESL 引起的纹波计算公式 电容的充放电引起的纹波计算公式 对于此条计算可能有部分人不太理解，下面我们一起来分析一下： 当△ic 流过理想电容 C 时，在 C 两端产生的电压变化如下 由上面图（f）中最下一个电流波形可知 Buck 电路在达到平衡工作状态 时, 在 Io 的上方为电容充电电流, 而 Io 下方为电容放电电流, 由图形中即 可知纹波积分的上限应该选择.toff/2、下限取 ton/2.
开关电源输出纹波电压的理论计算值详解
开关电源输出纹波电压首先要有理论计算值...... 对滤波效果而言，电容的 ESL 和 ESR 参数都很重要，电感会阻止电流的 突变，电阻则限制了电流的变化率，这些影响对电容的充放电显然都不利。 优质的电容在设计及制造时都采取了必要的手段来降低 ESL 和 ESR，故而横 向比较起来，同样的容量滤波效果却不同。 纹波电压主要由几个部分引起 1、电容的 ESR 引起的