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1、开关电源的纹波和噪声（图）开关电源（包括AC/DC转换器、DC/DC转换器、AC/DC模块和DC/DC模块）与线性电源相比较，最突出的优点是 转换效率高，一般可达80%85%，高的可达90%97%；其次，开关电源采用高频变压器替代了笨重的工频变压 器,不仅重量减轻，体积也减小了，因此应用范围越来越广。但开关电源的缺点是由于其开关管工作于高频开关状 态，输出的纹波和噪声电压较大，一般为输出电压的1%左右（低的为输出电压的0.5%左右），最好产品的纹波 和噪声电压也有几十mV；而线性电源的调整管工作于线性状态，无纹波电压，输出的噪声电压也较小其单位是 uVo本文简单地介绍开关电源产生纹波和噪声的原
2、因和测量方法、测量装置、测量标准及减小纹波和噪声的措施。纹波和噪声产生的原因开关电源输出的不是纯正的直流电压，里面有些交流成分，这就是纹波和噪声造成的。纹波是输出直流电压的波 动，与开关电源的开关动作有关。每一个开、关过程，电能从输入端被“泵到”输出端，形成一个充电和放电的 过程，从而造成输出电压的波动，波动频率与开关的频率相同。纹波电压是纹波的波峰与波谷之间的峰峰值，其 大小与开关电源的输入电容和输出电容的容量及品质有关。噪声的产生原因有两种，一种是开关电源自身产生的；另一种是外界电磁场的干扰（EMI），它能通过辐射进入 开关电源或者通过电源线输入开关电源。开关电源自身产生的噪声是一种高频的
3、脉冲串，由发生在开关导通与截止瞬间产生的尖脉冲所造成，也称为开关 噪声。噪声脉冲串的频率比开关频率高得多，噪声电压是其峰峰值。噪声电压的振幅很大程度上与开关电源的拓 扑、电路中的寄生状态及PCB的设计有关。利用示波器可以看到纹波和噪声的波形，如图1所示。纹波的频率与开关管频率相同，而噪声的频率是开关管的 两倍。纹波电压的峰峰值和噪声电压的峰峰值之和就是纹波和噪声电压，其单位是mVppo图1纹波和噪声的波形纹波和噪声的测量方法纹波和噪声电压是开关电源的主要性能参数之一，因此如何精准测量是一个十分重要问题.目前测量纹波和噪声 电压是利用宽频带示波器来测量的方法，它能精准地测出纹波和噪声电压值。由于
4、开关电源的品种繁多（有不同的拓扑、工作频率、输出功率、不同的技术要求等），但是各生产厂家都米用 示波器测量法，仅测量装置上不完全相同，因此各厂对不同开关电源的测量都有自己的标准，即企业标准。用示波器测量纹波和噪声的装置的框图如图2所示。它由被测开关电源、负载、示波器及测量连线组成。有的测 量装置中还焊上电感或电容、电阻等元件.吓往SVinO-*VdulC图 20 K7805500 并联5增加LC滤波器为减小模块电源的纹波和噪声，可以在DC/DC模块的输入和输出端加LC滤波器，如图21所示。图21左图是单输 出，图21右图是双输出.图21在DC/DC模块中加入LC滤波器在表1及表2中列出1WDC
5、/DC模块的V IN端和VOUT端在不同输出电压时的电容值。要注意的是，电容量不能过 大而造起动问题，LC的谐振频率必须与开关频率要错开以避免相互干扰，L采用UH极的，其直流电阻要低，以 免影响输出电压精度。4.7 riF5V10 P l?12V2.2 P F9 Vd . 7 ti FJ4VL p hTN2.2 P F15Vl吓風轴出1.心/祺映呂-I 5!-ht4.7 m-F1.卩| 口叶；2li F1 nF1曲LI.I-6增加LDO在开关电源或模块电源输出后再加一个低压差线性稳压器（LDO）能大幅度地降低输出噪声，以满足对噪声特别有 要求的电路需要（见图22），输出噪声可达UV级。+=CLVL&O5. Of4-图22在电源中加入LDO由于LDO的压差（输入与输出电压的差值）仅几百mV,贝恠开关电源的输出略高于LDO几百mV就可以输出标准 电压了，并且其损耗也不大。7增加有源EMI滤波器及有源输出纹波衰减器有源EMI滤波器可在150kHz30MHz间衰减共模和差模噪声，并且对衰减低频噪声特别有效。在250kHz时，可衰 减60dB共模噪声及80dB差模噪声，在满载时效率可达99%。输出纹波衰减器可在1500kHz范围内减低电源输出纹波和噪声30dB以上，并且能改善动态响应及减小输出电容.
开关电源的纹波和噪声测试方法
