开关电源纹波的主要分类

judy -- 周一, 09/30/2019 - 11:27






一 什么是纹波?






纹波(ripple)的定义是指在直流电压或电流中，叠加在直流稳定量上的交流分量。

它主要有以下害处：

  1. 容易在用电器上产生谐波，而谐波会产生更多的危害；

  2. 降低了电源的效率；

  3. 较强的纹波会造成浪涌电压或电流的产生，导致烧毁用电器；

  4. 会干扰数字电路的逻辑关系，影响其正常工作；

  5. 会带来噪音干扰，使图像设备、音响设备不能正常工作。






二 纹波的表示方法






可以用有效值或峰值来表示，或者用绝对量、相对量来表示；

单位通常为：m

例如：

一个电源工作在稳压状态，其输出为12V5A，测得纹波的有效值为10mV，这10mV就是纹波的绝对量，而相对量即纹波系数=纹波电压/输出电压=10mv/12V=0.12%。






三 纹波的测试方法






以20M示波器带宽为限制标准，电压设为PK-PK(也有测有效值的)，去除示波器控头上的夹子与地线 (因为这个本身的夹子与地线会形成环路，像一个天线接收杂讯，引入一些不必要的杂讯)，使用接地环（不使用接地环也可以，不过要考虑其产生的误差），在探头上并联一个10UF电解电容与一个0.1UF瓷片电容，用示波器的探针直接进行测试；如果示波器探头不是直接接触输出点，应该用双绞线，或者50Ω同轴电缆方式测量。（电源方案解决专家：华星电源）

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四 开关电源纹波的主要分类






开关电源输出纹波主要来源于五个方面：

  1. 输入低频纹波;

  2. 高频纹波;

  3. 寄生参数引起的共模纹波噪声;

  4. 功率器件开关过程中产生的超高频谐振噪声;

  5. 闭环调节控制引起的纹波噪声。

 




4.1


输入低频纹波:





低频纹波是与输出电路的滤波电容容量相关。电容的容量不可能无限制地增加，导致输出低频纹波的残留。

交流纹波经DC/DC变换器衰减后，在开关电源输出端表现为低频噪声，其大小由DC/DC变换器的变比和控制系统的增益决定。

电流型控制DC/DC变换器的纹波抑制比电压型稍有提高。但其输出端的低频交流纹波仍较大。要实现开关电源的低纹波输出，必须对低频电源纹波采取滤波措施。（电源方案解决专家：华星电源）

可采用前级预稳压和增大DC/DC变换器闭环增益来消除。

低频纹波抑制的几种常用的方法:

a、加大输出低频滤波的电感，电容参数。

  • 电容上的纹波有两个成分，一个是充放电时的电压升降量，一个是电流进出电容时ESR上的I*R电压降量。

  • 通过输出纹波与输出电容的关系式：vripple=Imax/(Co×f)可以看出，加大输出电容值可以减小纹波。

  • 或者考虑采用并联的方式减小ESR值，或者使用LOW  ESR电容。

b、采用前馈控制方法，降低低频纹波分量。

  • feed forward control (FFC)  前馈控制是按照扰动产生校正作用的一种调节方式，主要用于一些纯滞后或容量滞后较大的被控参数的控制。

  • 其目的是加速系统响应速度，改善系统的调节品质。

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来源：电路设计技能 

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