行業(yè)技術(shù)分享：開(kāi)關(guān)電源紋波的產(chǎn)生以及抑制

開(kāi)關(guān)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，或者提高開(kāi)關(guān)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)，開(kāi)關(guān)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。

應用該對策后，BUCK型開(kāi)關(guān)電源如下圖所示：

上面這種做法對減小紋波的作用是有限的。因為體積限制，電感不會(huì )做的很大，輸出電容增加到一定程度，對減小紋波就沒(méi)有明顯的效果了；增加開(kāi)關(guān)頻率，又會(huì )增加開(kāi)關(guān)損失。所以在要求比較嚴格時(shí)，這種方法并不是很好。

關(guān)于開(kāi)關(guān)電源的原理等，可以參考各類(lèi)開(kāi)關(guān)電源設計手冊。

2、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)。(如下圖所示)

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。

采樣點(diǎn)選在LC濾波器之后(Pb)，這樣輸出電壓就是我們所希望得到的電壓。但是這樣在電源系統內部引入了一個(gè)電感和一個(gè)電容，有可能會(huì )導致系統不穩定。

3、開(kāi)關(guān)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)，如圖是凌特公司LT3024的曲線(xiàn)。

經(jīng)過(guò)LDO之后，開(kāi)關(guān)紋波一般在10mV以下。

下圖是LDO前后的紋波對比：