【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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