【導讀】在開關電源中，穩定直流信號中交流紋波的疊加通常都是工程師苦惱的問題
，那麼我們如何來減小和抑製紋波噪聲呢？

什麼是電源紋波，它是如何產生的呢？

隨sui著zhe開kai關guan電dian源yuan的de發fa展zhan，越yue來lai越yue多duo的de傳chuan統tong線xian性xing電dian源yuan被bei其qi優you越yue的de性xing能neng替ti代dai
，然ran而er開kai關guan電dian源yuan的de輸shu出chu紋wen波bo一yi直zhi是shi令ling工gong程cheng師shi頭tou疼teng的de問wen題ti
，那na麼me什shen麼me是shi電dian源yuan紋wen波bo
，它ta又you是shi如ru何he產chan生sheng的de呢ne？我wo們men知zhi道dao，開kai關guan電dian源yuan輸shu出chu的de直zhi流liu電dian壓ya是shi由you交jiao流liu電dian壓ya經jing整zheng流liu
、濾波、穩壓後得到的。由於電路中濾波電路設計不盡合理，直流電平之上就會附著包含周期且隨機的雜波，這就產生了紋波。在額定輸出電壓、電流的情況下，輸出直流電壓中的交流電壓的峰值就是通常所說的紋波電壓。簡單來說，紋波就是疊加在穩定直流輸出上的交流成分。

圖 1 開關電源主要結構

測試電源紋波及抑製電源紋波的方法

開kai關guan電dian源yuan中zhong攜xie帶dai的de紋wen波bo會hui在zai降jiang低di電dian源yuan的de使shi用yong效xiao率lv
，較jiao高gao的de紋wen波bo還hai可ke能neng會hui產chan生sheng浪lang湧yong電dian壓ya或huo電dian流liu
，並bing且qie在zai數shu字zi電dian路lu中zhong紋wen波bo還hai會hui幹gan擾rao電dian路lu邏luo輯ji電dian平ping關guan係xi
，是shi百bai害hai無wu一yi利li的de
；在開關電源的設計的過程中
，我們不僅需要正確地測量紋波，並且要盡可能將紋波降低。

測量紋波的正確方法
，通常需要以下幾個步驟：

1. 首先探頭要選擇合適的檔位，普通情況下建議使用X1檔
，避免不必要的噪聲衰減影響紋波的測量；

2. 選擇通道耦合方式為AC耦合，限製直流信號的輸入；

3. 打開示波器的“帶寬限製”功能，選擇“20MHz”帶寬限製，將不必要的高頻噪聲濾除；

4. 為避免電磁輻射等對信號的幹擾
，在測量時建議使用“接地彈簧”接地，避免長接地線帶來的不必要幹擾；

5. 調整水平時基，垂直檔位及偏移，使紋波信號在屏幕的中央顯示（圖2藍框內所示為示波器紋波測試結果）。

圖 2 示波器測試紋波結果

為了有效減小紋波，在電路設計時，可以從以下幾個方麵來改善：

1. 增大電感或開關頻率

根據開關電源的公式，電感內電流波動大小和電感值成反比，可以提高開關頻率，使每次傳遞的能量減小從而減小紋波（但增加開關頻率，也會增加開關損耗），或增大傳遞能量的電感值L
，使電流的突變峰值降低，從而減小紋波的波動幅度。

圖 3 電感內電流波形

2. 增大電容

youshuchuwenboheshuchudianrongzhichengfanbi，keyizengjiashuchulvbodianronglaijianxiaowenbo
，bunengwuxianjiadadianrong

，daduoshukaiguandianyuanmokuaiyouzuidarongxingfuzaixianzhi。yekeyizaierjiguanhekaiguanguanshangbingdianrongC 或RC（如圖4 ，D2、Q1所示），二極管在高速導通和關斷時，在二極管反向恢複期間，等效電感和等效電容成為一個RC 振蕩器，產生高頻振蕩。為了抑製這種高頻振蕩，需在二極管兩端並聯電容C或RC 緩衝網絡。電阻一般取10Ω-100Ω，電容取4.7pF-2.2nF。

圖 4 開關電源電路

3. 開關電源輸出之後，增加穩壓器

在開關電源或模塊電源輸出後再加一個低壓差線性穩壓器（LDO）能大幅度地降低輸出噪聲，以滿足對噪聲特別有要求的電路需要，輸出噪聲可達μV級。由於LDO的壓差（輸入與輸出電壓的差值）僅幾百mV，則在開關電源的輸出略高於LDO幾百mV就可以輸出標準電壓了，並且其損耗也不大。

4. 規範的PCB 布線

在同一塊PCB上可能有多個模塊電源一起工作。若模塊電源是不屏蔽的
、並(bing)且(qie)靠(kao)得(de)很(hen)近(jin)，則(ze)可(ke)能(neng)相(xiang)互(hu)幹(gan)擾(rao)使(shi)輸(shu)出(chu)噪(zao)聲(sheng)電(dian)壓(ya)增(zeng)加(jia)。為(wei)避(bi)免(mian)這(zhe)種(zhong)相(xiang)互(hu)幹(gan)擾(rao)可(ke)采(cai)用(yong)屏(ping)蔽(bi)措(cuo)施(shi)或(huo)將(jiang)其(qi)適(shi)當(dang)遠(yuan)離(li)
，減(jian)少(shao)其(qi)相(xiang)互(hu)影(ying)響(xiang)的(de)幹(gan)擾(rao)。如(ru)輸(shu)出(chu)電(dian)容(rong)一(yi)般(ban)可(ke)采(cai)用(yong)兩(liang)隻(zhi)，一(yi)隻(zhi)靠(kao)近(jin)整(zheng)流(liu)管(guan)，另(ling)一(yi)隻(zhi)靠(kao)近(jin)輸(shu)出(chu)端(duan)子(zi)的(de)方(fang)式(shi)，兩(liang)隻(zhi)小(xiao)容(rong)量(liang)電(dian)容(rong)並(bing)聯(lian)效(xiao)果(guo)優(you)於(yu)一(yi)隻(zhi)大(da)容(rong)量(liang)電(dian)容(rong)的(de)方(fang)式(shi)
，多(duo)個(ge)電(dian)容(rong)器(qi)並(bing)聯(lian)能(neng)改(gai)善(shan)電(dian)容(rong)的(de)高(gao)頻(pin)阻(zu)抗(kang)特(te)性(xing)。

總結

在zai電dian源yuan設she計ji中zhong，可ke采cai用yong上shang述shu方fang式shi來lai降jiang低di紋wen波bo，但dan是shi多duo多duo少shao少shao都dou是shi利li弊bi共gong存cun
，需xu要yao權quan衡heng最zui需xu要yao改gai善shan的de點dian來lai選xuan擇ze合he適shi的de方fang案an

，當dang然ran也ye可ke以yi選xuan擇ze現xian成cheng的de穩wen定ding成cheng品pin電dian源yuan，其qi中zhong的de濾lv波bo電dian路lu、隔離部分等都已經高度集成於一體。

致遠電子基於近二十年的電源設計經驗積累，自主研發設計自主電源IC，打造全工況優選型DC-DC電源，滿足所有工況需求，為用戶提供穩定、優質的供電解決方案。P係列隔離基於自主研發的開關電源芯片ZLG1002

，相較於傳統設計

，紋波噪聲低至40mV，為用戶打造高可靠性供電環境。還實現了低至5mA的靜態電流，待機功耗僅為25mW
，待機如休眠般靜謐，可有效降低待機時能量損失。

圖 5 P_FLS-1W電源（紋波典型值為50mVp-p）

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