開關(guān)電源輸出紋波主要來(lái)源于五個(gè)方面：
4.1.輸入低頻紋波;
4.2.高頻紋波;
4.3.寄生參數(shù)引起的共模紋波噪聲;
4.4.功率器件開關(guān)過(guò)程中產(chǎn)生的超高頻諧振噪聲;
4.5.閉環(huán)調(diào)節(jié)控制引起的紋波噪聲,。
4.1,、輸入低頻紋波:
低頻紋波是與輸出電路的濾波電容容量相關(guān)。電容的容量不可能無(wú)限制地增加,，導(dǎo)致輸出低頻紋波的殘留,。
交流紋波經(jīng)DC/DC變換器衰減后，在開關(guān)電源輸出端表現(xiàn)為低頻噪聲,，其大小由DC/DC變換器的變比和控制系統(tǒng)的增益決定,。
電流型控制DC/DC變換器的紋波抑制比電壓型稍有提高。但其輸出端的低頻交流紋波仍較大,。要實(shí)現(xiàn)開關(guān)電源的低紋波輸出,，必須對(duì)低頻電源紋波采取濾波措施。
可采用前級(jí)預(yù)穩(wěn)壓和增大DC/DC變換器閉環(huán)增益來(lái)消除,。
低頻紋波抑制的幾種常用的方法:
a,、加大輸出低頻濾波的電感，電容參數(shù),。
●電容上的紋波有兩個(gè)成分,一個(gè)是充放電時(shí)的電壓升降量,，一個(gè)是電流進(jìn)出電容時(shí)ESR上的I*R電壓降量。
●通過(guò)輸出紋波與輸出電容的關(guān)系式：vripple=Imax/(Co×f)可以看出,，加大輸出電容值可以減小紋波,。
●或者考慮采用并聯(lián)的方式減小ESR值,或者使用LOW ESR電容。
b,、采用前饋控制方法，降低低頻紋波分量,。
●feed forward control (FFC) 前饋控制是按照擾動(dòng)產(chǎn)生校正作用的一種調(diào)節(jié)方式,，主要用于一些純滯后或容量滯后較大的被控參數(shù)的控制,。
●其目的是加速系統(tǒng)響應(yīng)速度，改善系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)。
4.2,、高頻紋波:
高頻紋波噪聲來(lái)源于高頻功率開關(guān)變換電路
在電路中，通過(guò)功率器件對(duì)輸入直流電壓進(jìn)行高頻開關(guān)變換后整流濾波再實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓輸出的,，在其輸出端含有與開關(guān)工作頻率相同頻率的高頻紋波,，其對(duì)外電路的影響大小主要和開關(guān)電源的變換頻率,、輸出濾波器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)有關(guān),；
設(shè)計(jì)中盡量提高功率變換器的工作頻率,，可以減少對(duì)高頻開關(guān)紋波的濾波要求,。
高頻紋波抑制常用的方法有以下幾種：
a,、提高開關(guān)電源工作頻率，以提高高頻紋波頻率,，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(guān)頻率可以減小電感內(nèi)的電流波動(dòng)。
b、加大輸出高頻濾波器,，可以抑制輸出高頻紋波。
c,、采用多級(jí)濾波,。
●一般濾波多采用C型,、LC型、CLC型,，為了更好的抑制紋波,，可以采用增加多一級(jí)LC濾波。
4.3,、寄生參數(shù)引起的共模紋波噪聲:
由于功率器件與散熱器底板和變壓器原,、副邊之間存在寄生電容，導(dǎo)線存在寄生電感,，減小與控制功率器件,、變壓器與機(jī)殼地之間的寄生電容,，并將散熱器有效接地（根據(jù)不同情況,，可選擇通過(guò)電容接地，或電容串電阻接地）,，同時(shí)在輸出側(cè)加共模電感及電容,，可減小輸出的共模紋波噪聲。
因此當(dāng)矩形波電壓作用于功率器件時(shí),，開關(guān)電源的輸出端因此會(huì)產(chǎn)生共模紋波噪聲,。減小與控制功率器件、變壓器與機(jī)殼地之間的寄生電容,，并在輸出側(cè)加共模抑制電感及電容,，可減小輸出的共模紋波噪聲。
減小輸出共模紋波噪聲的常用方法:
a,、輸入,、輸出采用專門設(shè)計(jì)的EMI濾波器。
b,、降低開關(guān)毛刺幅度,。
●主開關(guān)管是開關(guān)電源的核心器件，同時(shí)也是干擾源,。其工作頻率直接與電磁干擾的強(qiáng)度相關(guān),。隨著開關(guān)管的工作頻率升高，開關(guān)管電壓,、電流的切換速度加快,，其傳導(dǎo)干擾和輻射干擾也隨之增加。
●此外,，主開關(guān)管上反并聯(lián)的鉗位二極管的反向恢復(fù)特性不好,，或者電壓尖峰吸收電路的參數(shù)選擇不當(dāng)也會(huì)造成電磁干擾,。
4.4,、功率器件開關(guān)過(guò)程中產(chǎn)生的超高頻諧振噪聲
超高頻諧振噪聲主要來(lái)源于：
※ 高頻整流二極管反向恢復(fù)時(shí)二極管結(jié)電容,、功率器件開關(guān)
※ 時(shí)功率器件結(jié)電容與線路寄生電感的諧振,；
※ 頻率一般為1-10MHz,；
通過(guò)選用軟恢復(fù)特性二極管,、結(jié)電容小的開關(guān)管和減少布線長(zhǎng)度等措施可以減少超高頻諧振噪聲,。
a、理想的二極管在承受反向電壓時(shí)截止，不會(huì)有反向電流通過(guò)。
●而實(shí)際二極管正向?qū)〞r(shí),，PN結(jié)內(nèi)的電荷 被積累，當(dāng)二極管承受反向電壓時(shí),，PN結(jié)內(nèi)積累的電荷將釋放并形成一個(gè)反向恢復(fù)電流,，它恢復(fù)到零點(diǎn)的時(shí)間與結(jié)電容等因素有關(guān)。反向恢復(fù)電流在變壓器漏感和其他分布參數(shù)的影響下將產(chǎn)生較強(qiáng)烈的高頻衰減振蕩,。
●因此,，輸出整流二極管的反向恢復(fù)噪聲也成為開關(guān)電源中一個(gè)主要的干擾源。
●二極管反向恢復(fù)的等效電路如下：
●圖4中：R0為次級(jí)繞線電阻,，引線電阻及二極管導(dǎo)通電阻之和,；L0為變壓器漏感和引線電感之和；
●利用等效電路的計(jì)算公式i=Us/R0[1－e－(R0/L0)t]中,，不難看出,，在反向恢復(fù)前期的過(guò)程中所產(chǎn)生的電流尖峰是很大的。再加上后期恢復(fù)中因?yàn)殛P(guān)斷結(jié)電容的存在,，在Us上還疊加了一個(gè)正弦衰減振蕩Uoe－atsin(ωt＋θ),。
●輸出整流二極管的反向恢復(fù)問(wèn)題也可以通過(guò)在輸出整流管上串聯(lián)一個(gè)飽和電感來(lái)抑制。
●如圖5所示,，飽和電感Ls與二極管串聯(lián)工作,。飽和電感的磁芯是用具有矩形BH曲線的磁性材料制成的。同磁放大器使用的材料一樣,，這種磁芯做的電感有很高的磁導(dǎo)率,，該種磁芯在BH曲線上擁有一段接近垂直的線性區(qū)并很容易進(jìn)入飽和。實(shí)際使用中，在輸出整流二極管導(dǎo)通時(shí),，使飽和電感工作在飽和狀態(tài)下,，相當(dāng)于一段導(dǎo)線；當(dāng)二極管關(guān)斷反向恢復(fù)時(shí),，使飽和電感工作在電感特性狀態(tài)下,，阻礙了反向恢復(fù)電流的大幅度變化，從而抑制了它對(duì)外部的干擾,。
●圖5飽和電感在減小二極管反向恢復(fù)電流中的應(yīng)用
●為了抑制二極管尖峰,，需在二極管兩端并聯(lián)電容C或RC緩沖網(wǎng)絡(luò)。
●RC網(wǎng)絡(luò)的取值原則：C從0.01μF～0.1μF,，串聯(lián)電阻用于限制電容C的放電電流,，也為了阻止由于回路阻抗而引起的共振，起阻尼作用,。
● 一般按下式選?。篣0/I0≤R(R不小于4Ω)
b、分布及寄生參數(shù)引起的開關(guān)電源噪聲
●b1,、開關(guān)電源的分布參數(shù)是多數(shù)干擾的內(nèi)在因素,，開關(guān)電源和散熱器之間的分布電容、變壓器初次級(jí)之間的分布電容,、原副邊的漏感都是噪聲源,。
●b2、共模干擾就是通過(guò)變壓器初,、次級(jí)之間的分布電容以及開關(guān)電源與散熱器之間的分布電容傳輸?shù)?。其中變壓器繞組的分布電容與高頻變壓器繞組結(jié)構(gòu)、制造工藝有關(guān),。
●b3,、可以通過(guò)改進(jìn)繞制工藝和結(jié)構(gòu)、增加繞組之間的絕緣,、采用法拉第屏蔽等方法來(lái)減小繞組間的分布電容,。
●b4、而開關(guān)電源與散熱器之間的分布電容與開關(guān)管的結(jié)構(gòu)以及開關(guān)管的安裝方式有關(guān),。采用帶有屏蔽的絕緣襯墊可以減小開關(guān)管與散熱器之間的分布電容,。
●如圖6，在高頻工作下的元件都有高頻寄生特性,，對(duì)其工作狀態(tài)產(chǎn)生影響,。高頻工作時(shí)導(dǎo)線變成了發(fā)射線、電容變成了電感,、電感變成了電容,、電阻變成了共振電路,。觀察圖6中的頻率特性曲線可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)頻率過(guò)高時(shí)各元件的頻率特性產(chǎn)生了相當(dāng)大的變化,。為了保證開關(guān)電源在高頻工作時(shí)的穩(wěn)定性,，設(shè)計(jì)開關(guān)電源時(shí)要充分考慮元件在高頻工作時(shí)的特性，選擇使用高頻特性比較好的元件,。另外,，在高頻時(shí)，導(dǎo)線寄生電感的感抗顯著增加,，由于電感的不可控性,，最終使其變成一根發(fā)射線。也就成為了開關(guān)電源中的輻射干擾源,。導(dǎo)線長(zhǎng)度l ,，線徑d與其電感量的關(guān)系為：L(μH) = 0.002 l【ln（ 4l / d ) －1 】
c、設(shè)計(jì)PCB板最好注意以下幾點(diǎn):
●c1,、從輸入到輸出最好按順序走線,；
●c2、開關(guān)變壓器底下和附近不走取樣電路,，保護(hù)電路,，主芯片及振蕩相關(guān)電路的線路；
●c3,、總接地點(diǎn)取在輸出濾波電容上比較合適,，各電路接地點(diǎn)應(yīng)從總接地點(diǎn)分別引出；
●c4,、驅(qū)動(dòng)信號(hào)到開關(guān)管走線盡可能短，且盡可能的粗,，開關(guān)變壓器到輸出整流管也是一樣,；
4.5 閉環(huán)調(diào)節(jié)控制引起的紋波噪聲
此紋波可通過(guò)以下方法進(jìn)行抑制：
a、在調(diào)節(jié)器輸出增加對(duì)地的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò),，調(diào)節(jié)器的補(bǔ)償可抑制調(diào)節(jié)器自激引起的紋波增大,。
●例如：
CCM模式的反激變換器控制至輸出傳遞函數(shù)之間有一個(gè)右半平面的零點(diǎn)，當(dāng)占空比開始變化時(shí)(占空比增加時(shí)),，輸出將會(huì)先向相反的方向變化(電源輸出電流減小),，易引起電路的振蕩。
●建議使用PID補(bǔ)償器或DPID(在PID上加一超前補(bǔ)償)補(bǔ)償器,。
b,、合理選擇閉環(huán)調(diào)節(jié)器的開環(huán)放大倍數(shù)和閉環(huán)調(diào)節(jié)器的參數(shù)，開環(huán)放大倍數(shù)過(guò)大有時(shí)會(huì)引起調(diào)節(jié)器的振蕩或自激,，使輸出紋彼含量增加,，過(guò)小的開環(huán)放大倍數(shù)使輸出電壓穩(wěn)定性變差及紋波含量增加.所以調(diào)節(jié)器的開環(huán)放大倍數(shù)及閉環(huán)調(diào)節(jié)器的參數(shù)要合理選取,，調(diào)試中要根據(jù)負(fù)載狀況進(jìn)行調(diào)節(jié)，以獲得足夠的環(huán)路穩(wěn)定裕量,。
c,、在反饋通道中不增加純滯后濾波環(huán)節(jié).使延時(shí)滯后降到最小.以增加閉環(huán)調(diào)節(jié)的快速性和及時(shí)性，對(duì)抑制輸出電壓紋波是有益的,。
●幾種常見噪聲波形,。
（1）噪聲波形如圖7（a）所示。
形成原因：輔助電源或基準(zhǔn)電壓穩(wěn)定性不夠所致,。
抑制措施：在相關(guān)部位并大電容,。
（2）噪聲波如圖7（b）所示。
形成原因：布線不合理,，引起交叉干擾,。
抑制措施：調(diào)整布線。
（3）噪聲波形如圖8（c）所示,。
形成原因：由于變壓器漏感對(duì)采樣形成干擾而引起自激,，導(dǎo)致出現(xiàn)正弦振蕩。
抑制措施：變壓器要適當(dāng)加以屏蔽,，且屏蔽層要接地,。 改進(jìn)變壓器繞制工藝。
（4）噪聲波形如圖8（d）所示,。幅值變化隨機(jī),、無(wú)規(guī)則。
形成原因：在于采樣電阻所加電壓過(guò)高或印制板絕緣不良,。
抑制措施：改進(jìn)采樣,。
（5）噪聲波形如圖8（e）所示。
形成原因：整流二極管反向恢復(fù)期間引起的尖峰,。
抑制措施：在二極管上并電容C或RC,。
