圖1：開關電源中最簡單的拓撲結構-buck降壓型電源

隨著SWITCH的開關，電感L中的電流也是在輸出電流的有效值上下波動的。所以在輸出端也會出現一個與SWITCH同頻率的紋波，一般所說的紋波就是指這個。它與輸出電容的容量和ESR有關係。這個紋波的頻率與開關電源相同
，為幾十到幾百KHz。

另外，SWITCH一般選用雙極性晶體管或者MOSFET

，不管是哪種，在其導通和截止的時候，都會有一個上升時間和下降時間。這時候在電路中就會出現一個與SWITCH上升下降時間的頻率相同或者奇數倍頻的噪聲
，一般為幾十MHz。同樣二極管D在反向恢複瞬間，其等效電路為電阻電容和電感的串聯，會引起諧振

，產生的噪聲頻率也為幾十MHz。這兩種噪聲一般叫做高頻噪聲，幅值通常要比紋波大得多。

圖2：開關波紋與高頻噪聲

如果是AC／DC變換器


，除了上述兩種紋波(噪聲)以外
，還有AC噪聲，頻率是輸入AC電源的頻率，為50～60Hz左右。還有一種共模噪聲，是由於很多開關電源的功率器件使用外殼作為散熱器，產生的等效電容導致的。

開關電源紋波的測量

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，拔ba掉diao示shi波bo器qi探tan頭tou的de接jie地di夾jia
，使shi用yong接jie地di環huan測ce量liang，是shi為wei了le減jian少shao幹gan擾rao。很hen多duo部bu門men沒mei有you接jie地di環huan


，如ru果guo誤wu差cha允yun許xu也ye直zhi接jie用yong探tan頭tou的de接jie地di夾jia測ce量liang。但dan在zai判pan斷duan是shi否fou合he格ge時shi要yao考kao慮lv這zhe個ge因yin素su。

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。

泰克公司有專門分開測量上述兩種紋波(噪聲)的軟件，可以看一下參考資料5。同樣，關於示波器的接地，電源測試的相關知識

，也可以看一下。

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三種：

1， 加大電感和輸出電容濾波

根gen據ju開kai關guan電dian源yuan的de公gong式shi，電dian感gan內nei電dian流liu波bo動dong大da小xiao和he電dian感gan值zhi成cheng反fan比bi，輸shu出chu紋wen波bo和he輸shu出chu電dian容rong值zhi成cheng反fan比bi。所suo以yi加jia大da電dian感gan值zhi和he輸shu出chu電dian容rong值zhi可ke以yi減jian小xiao紋wen波bo。

圖3：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。

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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。

應用該對策後，BUCK型開關電源如下圖所示：

圖4：BUCK型開關電源

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。

2，二級濾波
，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。

圖5：考慮反饋比較電壓的采樣點

采樣點選在LC濾波器之前(Pa)，shuchudianyahuijiangdi。yinweirenhediangandouyouyigezhiliudianzu

，dangyoudianliushuchushi，zaidianganshanghuiyouyajiangchansheng，daozhidianyuandeshuchudianyajiangdi。erqiezhegeyajiangshisuishuchudianliubianhuade。

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
，如圖是淩特公司LT3024的曲線。

圖6：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：

圖7：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。

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

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，在二極管上並電容C或RC

圖8：實際用二極管的等效電路

圖8是實際用二極管的等效電路。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-100 Ω，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。比bi較jiao簡jian單dan的de做zuo法fa
，不bu再zai詳xiang細xi解jie釋shi。