开关电源纹波与噪声：原因、测量及降低方法

"纹波和噪声的测量标准 在开关电源的性能评估中，纹波和噪声的测量标准通常依据国际标准，如IEC61000-4-30、EN55022/EN55024等，这些标准规定了测量方法、设备要求以及限值。测量时，应确保在规定的带宽内进行，通常为20MHz或更高，以涵盖大部分开关噪声频谱。同时，纹波和噪声的测量结果应当符合制造商提供的规格书要求，例如，某些应用可能要求纹波和噪声小于100mVp-p。 减小纹波和噪声的措施 为了降低开关电源的纹波和噪声，工程师可以采取以下几种策略： 1. 增加滤波：在输出端添加LC滤波器或陶瓷电容可以有效地滤除高频噪声，而电解电容则有助于减少低频纹波。 2. 改进拓扑结构：采用更先进的开关电源拓扑，如LLC谐振转换器，可以在一定程度上降低开关噪声。 3. 提升开关频率：增加开关频率可以减小电感和电容的尺寸，但也会增加开关损耗，因此需要找到合适的平衡点。 4. 使用低ESR电容：选择低等效串联电阻(ESR)的电容，可以减小纹波电流引起的电压波动。 5. 调整PCB布局：良好的PCB布局设计能够减少电磁耦合，降低噪声传播。 6. EMI抑制：添加EMI滤波器、屏蔽材料以及优化布线，可以减少对外界和电源线的电磁干扰。 7. 开关器件的选择：选用低开关损耗、高速恢复特性的二极管和MOSFET，可降低开关过程中的噪声。 8. 控制策略优化：改善PWM控制算法，如采用平均电流控制，可以降低纹波。 总结来说，开关电源的纹波和噪声是其固有特性，它们的产生源于开关过程和外部干扰。理解这些原理，并运用适当的测量方法和减小措施，对于设计高效、低噪声的开关电源至关重要。通过不断的优化和改进，可以实现更高质量的电源输出，满足各种应用的需求。"