開(kai)關(guan)穩(wen)壓(ya)電(dian)源(yuan)非(fei)常(chang)關(guan)鍵(jian)的(de)一(yi)個(ge)指(zhi)標(biao)就(jiu)是(shi)紋(wen)波(bo)，它(ta)主(zhu)要(yao)是(shi)由(you)開(kai)關(guan)變(bian)換(huan)的(de)方(fang)式(shi)導(dao)致(zhi)的(de)，也(ye)因(yin)紋(wen)波(bo)的(de)存(cun)在(zai)會(hui)影(ying)響(xiang)到(dao)後(hou)續(xu)電(dian)路(lu)的(de)工(gong)作(zuo)，尤(you)其(qi)是(shi)在(zai)對(dui)紋(wen)波(bo)比(bi)較(jiao)敏(min)感(gan)的(de)場(chang)合(he)下(xia)。如何正確測量開關電源紋波
？如何有效抑製開關電源的紋波以達到供電電路的要求？這些都是PCB設計工程師需要掌握的重要技能。

開關電源紋波的測量

要有效降低開關電源輸出紋波我們首先得有個比較靠譜的測試方法
，不能是由於測試方法的問題而導致的假波形是整改不好的

基本要求：使用示波器AC 耦合，20MHz 帶寬限製
，拔掉探頭的地線

1
，AC 耦合是去掉疊加的直流電壓，得到準確的波形。

2，打開20MHz 帶寬限製是防止高頻噪聲的幹擾，防止測出錯誤的結果。因為高頻成分幅值較大，測量的時候應除去。

3
，badiaoshiboqitantoudejiedijia，shiyongjiedihuanceliang
，shiweilejianshaoganrao。henduobumenmeiyoujiedihuan
，ruguowuchayunxuyezhijieyongtantoudejiedijiaceliang。danzaipanduanshifouhegeshiyaokaolvzhegeyinsu。

還有一點是要使用50Ω 終端。橫河示波器的資料上介紹說，50Ω 模塊是除去DC 成分，精確測量AC 成分。但是很少有示波器配這種專門的探頭，大多數情況是使用標配100KΩ 到10MΩ 的探頭測量
，影響暫時不清楚。

上麵是測量開關紋波時基本的注意事項。如果示波器探頭不是直接接觸輸出點，應該用雙絞線，或者50Ω 同軸電纜方式測量。

在測量高頻噪聲時，使用示波器的全通帶，一般為幾百兆到GHz 級別。其他與上述相同。

可能不同的公司有不同的測試方法。歸根到底第一要清楚自己的測試結果。第二要得到客戶認可。

關於示波器：

有you些xie數shu字zi示shi波bo器qi因yin為wei幹gan擾rao和he存cun儲chu深shen度du的de原yuan因yin，無wu法fa正zheng確que的de測ce量liang出chu紋wen波bo。這zhe時shi應ying更geng換huan示shi波bo器qi。這zhe方fang麵mian有you時shi候hou雖sui然ran老lao的de模mo擬ni示shi波bo器qi帶dai寬kuan隻zhi有you幾ji十shi兆zhao，但dan表biao現xian要yao比bi數shu字zi示shi波bo器qi好hao。

開關電源紋波的抑製

對於開關紋波，理論上和實際上都是一定存在的。通常抑製或減少它的做法有五種：

1. 加大電感和輸出電容濾波

genjukaiguandianyuandegongshi
，dianganneidianliubodongdaxiaohedianganzhichengfanbi
，shuchuwenboheshuchudianrongzhichengfanbi。suoyijiadadianganzhiheshuchudianrongzhikeyijianxiaowenbo。

上圖是開關電源電感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，或者提高開關頻率可以減小電感內的電流波動。

同樣
，輸出紋波與輸出電容的關係：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，對於輸出電容，使用鋁電解電容以達到大容量的目的。但是電解電容在抑製高頻噪聲方麵效果不是很好，而且ESR 也比較大，所以會在它旁邊並聯一個陶瓷電容，來彌補鋁電解電容的不足。

同時，開關電源工作時
，輸入端的電壓Vin 不變
，但是電流是隨開關變化的。這時輸入電源不會很好地提供電流，通常在靠近電流輸入端(以BucK 型為例，是SWITcH 附近)，並聯電容來提供電流。

上麵這種做法對減小紋波的作用是有限的。因為體積限製，電感不會做的很大；輸出電容增加到一定程度，對減小紋波就沒有明顯的效果了；增(zeng)加(jia)開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv)，又(you)會(hui)增(zeng)加(jia)開(kai)關(guan)損(sun)失(shi)。所(suo)以(yi)在(zai)要(yao)求(qiu)比(bi)較(jiao)嚴(yan)格(ge)時(shi)
，這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)並(bing)不(bu)是(shi)很(hen)好(hao)。關(guan)於(yu)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)的(de)原(yuan)理(li)等(deng)
，可(ke)以(yi)參(can)考(kao)各(ge)類(lei)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)設(she)計(ji)手(shou)冊(ce)。

應用該對策後，BUCK型開關電源如下圖所示：

上麵這種做法對減小紋波的作用是有限的。因為體積限製
，電感不會做的很大
；輸出電容增加到一定程度，對減小紋波就沒有明顯的效果了；增加開關頻率，又會增加開關損失。所以在要求比較嚴格時
，這種方法並不是很好。

關於開關電源的原理等，可以參考各類開關電源設計手冊。

1. 二級濾波，就是再加一級LC 濾波器

LC 濾波器對噪紋波的抑製作用比較明顯，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。（如下圖所示）

采樣點選在LC 濾波器之前(Pa)，輸shu出chu電dian壓ya會hui降jiang低di。因yin為wei任ren何he電dian感gan都dou有you一yi個ge直zhi流liu電dian阻zu，當dang有you電dian流liu輸shu出chu時shi，在zai電dian感gan上shang會hui有you壓ya降jiang產chan生sheng，導dao致zhi電dian源yuan的de輸shu出chu電dian壓ya降jiang低di。而er且qie這zhe個ge壓ya降jiang是shi隨sui輸shu出chu電dian流liu變bian化hua的de。

采樣點選在LC 濾波器之後(Pb)
，這zhe樣yang輸shu出chu電dian壓ya就jiu是shi我wo們men所suo希xi望wang得de到dao的de電dian壓ya。但dan是shi這zhe樣yang在zai電dian源yuan係xi統tong內nei部bu引yin入ru了le一yi個ge電dian感gan和he一yi個ge電dian容rong，有you可ke能neng會hui導dao致zhi係xi統tong不bu穩wen定ding。關guan於yu係xi統tong穩wen定ding，很hen多duo資zi料liao有you介jie紹shao，這zhe裏li不bu詳xiang細xi寫xie了le。

3. 開關電源輸出之後，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係統，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：噪音抑製比。是一條頻率-dB 曲線，如右圖是淩特公司LT3024 的曲線。

經過LDO之後
，開關紋波一般在10mV以下。

下圖是LDO前後的紋波對比：

對比曲線上圖的曲線和左圖的波形，可以看出對幾百KHz的開關紋波，LDO的抑製效果非常好。但在高頻範圍內
，該LDO的效果就不那麼理想了。

對減小紋波。開關電源的PCB 布線也非常關鍵，這是個很赫手的問題。有專門的開關電源PCB 工gong程cheng師shi，對dui於yu高gao頻pin噪zao聲sheng，由you於yu頻pin率lv高gao幅fu值zhi較jiao大da

，後hou級ji濾lv波bo雖sui然ran有you一yi定ding作zuo用yong
，但dan效xiao果guo不bu明ming顯xian。這zhe方fang麵mian有you專zhuan門men的de研yan究jiu，簡jian單dan的de做zuo法fa是shi在zai二er極ji管guan上shang並bing電dian容rongC 或RC，或串聯電感。

duiyugaopinzaosheng
，youyupinlvgaofuzhijiaoda，houjilvbosuiranyouyidingzuoyong
，danxiaoguobumingxian。zhefangmianyouzhuanmendeyanjiu，jiandandezuofashizaierjiguanshangbingdianrongC或RC
，或串聯電感。

4. 在二極管上並電容C 或RC

二極管高速導通截止時
，要考慮寄生參數。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。

在二極管上並聯的電容C 或者RC
，其取值要經過反複試驗才能確定。如果選用不當
，反而會造成更嚴重的振蕩。

對高頻噪聲要求嚴格的話，可以采用軟開關技術。關於軟開關，有很多書專門介紹。

5. 二極管後接電感（EMI 濾波）

這zhe也ye是shi常chang用yong的de抑yi製zhi高gao頻pin噪zao聲sheng的de方fang法fa。針zhen對dui產chan生sheng噪zao聲sheng的de頻pin率lv，選xuan擇ze合he適shi的de電dian感gan元yuan件jian，同tong樣yang能neng夠gou有you效xiao地di抑yi製zhi噪zao聲sheng。需xu要yao注zhu意yi的de是shi
，電dian感gan的de額e定ding電dian流liu要yao滿man足zu實shi際ji的de要yao求qiu。

小結

以yi上shang是shi關guan於yu開kai關guan電dian源yuan紋wen波bo，總zong結jie的de一yi些xie內nei容rong
，如ru果guo能neng加jia些xie波bo形xing就jiu更geng好hao了le。雖sui然ran可ke能neng不bu太tai全quan
，但dan對dui一yi般ban的de應ying用yong已yi經jing足zu夠gou了le。關guan於yu噪zao聲sheng抑yi製zhi
，實shi際ji中zhong並bing不bu一yi定ding全quan部bu應ying用yong，重zhong要yao的de是shi根gen據ju自zi己ji的de設she計ji要yao求qiu
，比bi如ru產chan品pin體ti積ji，成cheng本ben，開kai發fa周zhou期qi等deng
，選xuan擇ze合he適shi的de方fang法fa。