本文由 6shaken 贡献 doc 文档可能在 WAP 端浏览体验不佳。建议您优先选择 TXT或下载源文件到本机查看。 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 本的解决办法就是要尽可能的避免纹波的产生 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...
本文由 6shaken 贡献 doc 文档可能在 WAP 端浏览体验不佳。建议您优先选择 TXT或下载源文件到本机查看。 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 本的解决办法就是要尽可能的避免纹波的产生 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 一般都会采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 ACDC 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 5060Hz 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 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。但在判断合不合格时要考 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需要注意的几点。如果示波器探头不是非间接接触输出 点应该用双绞线? 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。归根到底第一要明白自己的测 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能减小纹波。 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 能够准确的看出增加 L 值或者提高开关频率能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 加大输出电容值能减小纹波。 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
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