如何降低电源纹波噪声的分析与应用

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1、如何降低电源纹波噪声的分析与应用20092009中国电源工程师深圳技术交流会2009中国电源工程师深圳技术交流会LOGO如何降低电源纹波噪声的分析与应用一.什么是纹波?二.纹波的表示方法;三.纹波的测试方法;四.开关电源纹波的主要分类及抑制方法讲解;五、结语及附注LOGO如何降低电源纹波噪声的分析与应用--什么叫纹波?一一一、一、、、什么叫纹波什么叫纹波？？？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、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。LOGO如何降低电源纹波噪声的分析与应用--纹波表示方法二二二、二、、、纹波的表示方法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/1

3、2V=0.12%。LOGO如何降低电源纹波噪声的分析与应用--纹波测试方法三、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。LOGO开关电源纹波的

4、主要分类四四四、四、、、开关电源纹波的主要分类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。LOGO纹波的主要分类--输入低频纹波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

5、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。LOGO纹波的主要分类--输入低频纹波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

6、小纹波。或者考虑采用并联的方式减小ESR值,或者使用LOWESR电容。b、采用前馈控制方法，降低低频纹波分量。feedforwardcontrol(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。LOGO纹波的主要分类--高频纹波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

7、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。LOGO纹波的主要分类--高频纹波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。LOGO纹波的主要分类--

8、寄生参数引起的共模纹波噪声纹波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，导线存在寄生电感，减小与控制功率器件、变压器与机壳地之间的寄生电容，并将散热器有效接地（根据不同情况，可选择通过电容接地，或电容串电阻接地），同时在输出侧加共模电感及电容，可减小输出的共模纹波噪声。因此当矩形波电压作用于功率器件时，开关