工程師經(jīng)驗分享：LED設計中如何減小輸出紋波？

LED設計中，對于紋波，理論上和實(shí)際上都是一定存在的。通常抑制或減少它的做法有五種：

第一、 加大電感和輸出電容濾波

根據LED驅動(dòng)電源的公式，電感內電流波動(dòng)大小和電感值成反比，輸出紋波和輸出電容值成反比。所以加大電感值和輸出電容值可以減小紋波。

LED驅動(dòng)電源電感L內的電流波形，其紋波電流△I可由下式算出：

可以看出，增加L值，或者提高頻率可以減小電感內的電流波動(dòng)。

同樣，輸出紋波與輸出電容的關(guān)系：vripple=Imax/(Co×f)。 可以看出，加大輸出電容值可以減小紋波。

通常的做法，對于輸出電容，使用鋁電解電容以達到大容量的目的。但是電解電容在抑制高頻噪聲方面效果不是很好，而且ESR也比較大，所以會(huì )在它旁邊并聯(lián)一個(gè)陶瓷電容，來(lái)彌補鋁電解電容的不足。

同時(shí)，LED驅動(dòng)電源工作時(shí)，輸入端的電壓Vin不變，但是電流是隨開(kāi)關(guān)變化的。這時(shí)輸入電源不會(huì )很好地提供電流，通常在靠近電流輸入端(以BucK型為例，是SWITcH附近)，并聯(lián)電容來(lái)提供電流。

第二、 二級濾波，就是再加一級LC濾波器

LC濾波器對噪紋波的抑制作用比較明顯，根據要除去的紋波頻率選擇合適的電感電容構成濾波電路，一般能夠很好的減小紋波。但是，這種情況下需要考慮反饋比較電壓的采樣點(diǎn)。

采樣點(diǎn)選在LC濾波器之前(Pa)，輸出電壓會(huì )降低。因為任何電感都有一個(gè)直流電阻，當有電流輸出時(shí)，在電感上會(huì )有壓降產(chǎn)生，導致電源的輸出電壓降低。而且這個(gè)壓降是隨輸出電流變化的。第三、LED驅動(dòng)電源輸出之后，接LDO濾波

這是減少紋波和噪聲最有效的辦法，輸出電壓恒定，不需要改變原有的反饋系統，但也是成本最高，功耗最高的辦法。任何一款LDO都有一項指標：噪音抑制比。是一條頻率-dB曲線(xiàn)，如下圖是凌特公司LT3024的曲線(xiàn)。

經(jīng)過(guò)LDO之后，紋波一般在10mV以下。

下圖是LDO前后的紋波對比：

對比曲線(xiàn)上圖的曲線(xiàn)和左圖的波形，可以看出對幾百KHz的紋波，LDO的抑制效果非常好。

第四、在二極管上并電容C或RC

上圖是實(shí)際用二極管的等效電路。二極管高速導通截止時(shí)，要考慮寄生參數。在二極管反向恢復期間，等效電感和等效電容成為一個(gè)RC振蕩器，產(chǎn)生高頻振蕩。為了抑制這種高頻振蕩，需在二極管兩端并聯(lián)電容C或RC緩沖網(wǎng)絡(luò )。電阻一般取10Ω-100 Ω，電容取4.7pf-2.2nf。

在二極管上并聯(lián)的電容C或者RC，其取值要經(jīng)過(guò)反復試驗才能確定。如果選用不當，反而會(huì )造成更嚴重的振蕩。

4 二極管后接電感(EMI濾波)

這也是常用的抑制高頻噪聲的方法。針對產(chǎn)生噪聲的頻率，選擇合適的電感元件，同樣能夠有效地抑制噪聲。需要注意的是，電感的額定電流要滿(mǎn)足實(shí)際的要求。

小結

以上是關(guān)于LED設計中，減小輸出紋波的一些常用辦法，雖然可能不太全，但對一般的應用已經(jīng)足夠了。關(guān)于噪聲抑制，實(shí)際中并不一定全部應用，重要的是根據自己的設計要求，比如產(chǎn)品體積，成本，開(kāi)發(fā)周期等，選擇合適的方法。