如何降低電源紋波的理論分析

一 理論分析

在開關電源中，影響紋波的因素有很多，包括開關頻率，續流電感，濾波電容，輸入輸出電壓，電源負載，環境溫度等。這些因素中對電源紋波的影響可能是相互加強也有可能是相互削弱，需要綜合考慮各方面的因素才能將紋波值降下來。而對于常用的電源芯片，芯片廠家都會給出這些影響因素的理論分析，通過這些分析可以找出紋波最主要的影響因素。

通過下面的分析，可以看到紋波產生的影響因素有哪些：

在開關電源中，輸出電壓經過PWM波進行斬波后，經過電感進行續流，在這個過程中產生一個脈動電流，再經過電容濾波后對電壓進行平滑，于是脈動電流在輸出電容的ESR上產生一個紋波電壓，同時脈動電流經過輸出電容的充放電也會形成一個紋波電壓。

圖1：脈動電流與紋波電壓的關系圖

通過上圖可以看出，紋波電壓由兩部分組成，一部分是脈動電流在輸出電容ESR上產生的ΔVout-esr，另一部分是脈動電流在輸出電容充放電過程中產生的ΔVout-c。由于這兩部分紋波電壓并不完全同相，因此總的紋波電壓值要小于兩部分的代數和。那么如果要降低紋波電壓就需要從如何降低這兩部分紋波電壓入手。

在圖1中可以定性的看出紋波電壓的組成，但是這足以得出如何改變電路參數來降低紋

波電壓值，還需要定量的計算脈動電流和紋波電壓的值：

1）脈動電流峰峰值，式一：

需要注意的是，此式中的占空比D在輸出電壓低于1.2V，輸出電流大于3A的情況下，需要考慮片內MOSFET和片外電感的損耗，其計算公式近似為：

2）輸出電容ESR上產生的紋波電壓，式二：

3）輸出電容充放電產生的紋波電壓，式三：

通過上面所列出的三個公式可以得出下面的幾個結論：

1）增大開關頻率，增大續流電感可減小脈動電流；

2）在輸出電壓一定的情況下，減小輸入電壓可減小脈動電流；

3）減小輸出電容的ESR值，可減小紋波電壓；

4）增大輸出電容值可減小紋波電壓。

壹芯微科技專注于“二,三極管、MOS(場效應管)、橋堆”研發、生產與銷售，21年行業經驗，擁有先進全自動化雙軌封裝生產線、高速檢測設備等，研發技術、芯片源自臺灣，專業生產流程管理及工程團隊，保障所生產每一批物料質量穩定和更長久的使用壽命，實現高度自動化生產，大幅降低人工成本，促進更好的性價比優勢！選擇壹芯微，還可為客戶提供參數選型替代，送樣測試，技術支持，售后服務等，如需了解更多詳情或最新報價，歡迎咨詢官網在線客服！

手機號/微信：13534146615

QQ：2881579535