如何防止开关电源纹波的产生

概要：开关电源纹波的产生：我们终极的目的是要把输出纹波降低到可以忍受的程度，达到这个目的最根本的解决方法就是要尽量避免纹波的产生，首先要清晰开关电源纹波的种类和产生原因。跟着SWITCH的开关，电感L中的电流也是在输出电流的有效值上下波动的。所以在输出端也会泛起一个与SWITCH同频率的纹波，一般所说的纹波就是指这个。它与输出电容的容量和ESR有关系。这个纹波的频率与开关电源相同，为几十到几百KHz。另外，SWITCH一般选用双极性晶体管或者MOSFET，无论是哪种，在其导通和截止的时候，都会有一个上升时间和下降时间。这时候在电路中就会泛起一个与SWITCH上升下降时间的频率相同或者奇数倍频的噪声，一般为几十MHz。同样二极管D在反向恢复瞬间，其等效电路为电阻电容和电感的串联，会引起谐振，产生的噪声频率也为几十MHz。这两种噪声一般叫做高频噪声，幅值通常要比纹波大得多。假如是AC/DC变换器，除了上述两种纹波(噪声)以外，还有AC噪声，频率是输入AC电源的频率，为50～60Hz左右。还有一种共模噪声，是因为良多开关电源的功率器件使用外壳作为散热器，产生的等效电容导致的。由

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　　开关电源纹波的产生：我们终极的目的是要把输出纹波降低到可以忍受的程度，达到这个目的最根本的解决方法就是要尽量避免纹波的产生，首先要清晰开关电源纹波的种类和产生原因。

　　跟着SWITCH的开关，电感L中的电流也是在输出电流的有效值上下波动的。所以在输出端也会泛起一个与SWITCH同频率的纹波，一般所说的纹波就是指这个。它与输出电容的容量和ESR有关系。这个纹波的频率与开关电源相同，为几十到几百KHz。

　　另外，SWITCH一般选用双极性晶体管或者MOSFET，无论是哪种，在其导通和截止的时候，都会有一个上升时间和下降时间。这时候在电路中就会泛起一个与SWITCH上升下降时间的频率相同或者奇数倍频的噪声，一般为几十MHz。同样二极管D在反向恢复瞬间，其等效电路为电阻电容和电感的串联，会引起谐振，产生的噪声频率也为几十MHz。这两种噪声一般叫做高频噪声，幅值通常要比纹波大得多。

　　假如是AC/DC变换器，除了上述两种纹波(噪声)以外，还有AC噪声，频率是输入AC电源的频率，为50～60Hz左右。还有一种共模噪声，是因为良多开关电源的功率器件使用外壳作为散热器，产生的等效电容导致的。由于本人是做汽车电子研发的，对于后两种噪声接触较少，所以暂不考虑。

　　开关电源纹波的丈量

　　基本要求：使用示波器AC耦合，20MHz带宽限制，拔掉探头的地线

　　1，AC耦合是去掉叠加的直流电压，得到正确的波形。

　　2，打开20MHz带宽限制是防止高频噪声的干扰，防止测犯错误的结果。由于高频成分幅值较大，丈量的时候应除去。

　　3，拔掉示波器探头的接地夹，使用接地环丈量，是为了减少干扰。良多部分没有接地环，假如误差答应也直接用探头的接地夹丈量。但在判定是否合格时要考虑这个因素。

　　还有一点是要使用50Ω终端。横河示波器的资料上先容说，50Ω模块是除去DC成分，精确丈量AC成分。但是很少有示波器配这种专门的探头，大多数情况是使用标配100KΩ到10MΩ的探头丈量，影响暂时不清晰。

　　上面是丈量开关纹波时基本的留意事项。假如示波器探头不是直接接触输出点，应该用双绞线，或者50Ω同轴电缆方式丈量。

　　在丈量高频噪声时，使用示波器的全通带，一般为几百兆到GHz级别。其他与上述相同。可能不同的公司有不同的测试方法。归根到底第一要清晰自己的测试结果。第二要得到客户认可。

 　　关于示波器：

　　有些数字示波器由于干扰和存储深度的原因，无法准确的丈量出纹波。这时应更换示波器。这方面有时候固然老的模拟示波器带宽只有几十兆，但表现要比数字示波器好。