怎么减小输出电压纹波（怎么减小输出电压纹波的频率）

摘要： 输出电压纹波是直流电源中常见的问题，它指的是在直流电压上叠加的交流分量，这种波动不仅会影响设备的性能，还可能导致系统不稳定或损坏敏感的电子设备，如何减小输出电压纹波成为了电子工程师...

输出电压纹波是直流电源中常见的问题，它指的是在直流电压上叠加的交流分量，这种波动不仅会影响设备的性能，还可能导致系统不稳定或损坏敏感的电子设备，如何减小输出电压纹波成为了电子工程师们必须面对的重要课题。

一、理解输出电压纹波的来源

输出电压纹波主要由以下几个因素引起：

1、电感电流纹波：在开关电源中，电感电流的变化会在输出电容上产生压降，形成纹波的一部分。

2、输出电容的充放电：输出电容在不断充放电过程中，其电压也会随之波动，这是纹波的另一来源。

3、寄生参数的影响：电路中的寄生电感和寄生电容也会引起电压突变，从而增加纹波。

二、减小输出电压纹波的方法

针对上述纹波来源，可以采取以下措施来减小输出电压纹波：

1、增大电感值：根据开关电源的公式，电感内电流波动大小与电感值成反比，增大电感值可以有效降低电流纹波，进而减小输出电压纹波，但需要注意的是，增大电感值会增加成本和体积。

2、提高开关频率：提高开关频率可以使每次传递的能量减小，从而减小纹波，过高的开关频率会增加开关损耗，因此需要权衡利弊。

3、优化滤波电容：选择合适的滤波电容对减小纹波至关重要，大容量的电容可以存储更多的电荷，从而减少电压波动，并联不同类型的电容（如电解电容和陶瓷电容）可以改善电容的高频阻抗特性，进一步减小纹波。

4、使用二级LC滤波器：在输出端增加一级LC滤波器可以提供额外的增益衰减，从而进一步降低纹波，但需要注意，高品质因数Q值可能导致相位裕度降低，甚至引发环路稳定性问题，因此可能需要在L2两端增加damp电阻来降低Q值。

5、合理布局PCB：PCB上的走线和布局对纹波也有影响，功率环路应尽量小，反馈走线应尽量短且远离其他干扰信号线，多个电容器的并联方式也能改善电容的高频阻抗特性。

6、采用稳压器：在开关电源输出后增加低压差线性稳压器（LDO）可以大幅度降低输出噪声，满足对噪声特别要求的电路需要，但LDO会引入额外的功耗和成本。

三、测量与验证

在减小输出电压纹波的过程中，准确的测量是必不可少的，以下是一些测量纹波的建议：

1、使用示波器：示波器是测量纹波的常用工具，在测量时，应选择合适的档位和耦合方式（如AC耦合），并打开带宽限制功能以滤除不必要的高频噪声。

2、注意探头接地：探头的接地方式对测量结果有很大影响，建议使用接地环来减少接地线带来的干扰。

3、多次测量取平均值：由于纹波可能包含随机成分，因此多次测量取平均值可以得到更准确的结果。

四、注意事项

在减小输出电压纹波的过程中，还需要注意以下几点：

1、权衡利弊：不同的减小纹波方法都有其优缺点和适用范围，在实际应用中，需要根据具体需求权衡利弊并选择合适的方法。

2、保持环路稳定性：在增加滤波器或改变电路参数时，需要注意保持环路的稳定性，否则可能导致系统不稳定甚至振荡。

3、考虑成本和体积：增大电感值、提高开关频率或增加滤波器等方法都会增加成本和体积，在设计时需要考虑这些因素以满足产品的整体要求。

减小输出电压纹波是一个复杂而重要的过程，通过理解纹波的来源、采取有效的抑制措施以及准确的测量验证，可以显著降低输出电压纹波并提高电源的稳定性和可靠性。