开关电源纹波、噪音详解——这篇文章令你眼前一亮(民熔)

开关电源纹波、噪声浅谈

纹波与噪声

纹波

开关电源的输出并不是真正恒定的，输出存在着周期性的抖动，这些抖动看上去就和水纹一样，称为纹波。

纹波可以是电压或电流纹波。

通常用2个参数来描述纹波：

最大纹波电

压：纹波的峰峰值。

纹波系数：交流分量的有效值与直流分量之比。

纹波产生的原因

开关电源的纹波来自2个地方：

低频纹波：来自AC输入的周期，电源对输入的抑制比不是完美的，当输入变化，输出也会变化。

高频纹波：来自开关切换的周期，开关电源不是线性连续输出能量，而是将能量组成一个个包来传输，因此会存在和开关周期相对应的纹波。

如果是线性电源，是没有开关纹波的，只有低频纹波。

纹波与噪声

纹波是由于AC周期或开关周期引起的输出抖动，而噪声是随机耦合到输出上的高频信号，是不一样的。

恒流

LED恒流驱动

为什么照明用LED都是电流驱动？

LED是二极管，而二极管的PN结的正向导通阻抗是负温度系数，随着温度的升高，二极管正向导通阻抗降低。

如果用恒压源驱动LED，随着LED工作，温度开始升高，温度升高后，正向导通阻抗降低，由于I=U/R，电流升高，且由于功率P=U*I，功率也增加，LED发热更厉害，进一步刺激温度升高，陷于恶性循环，直到LED损坏。

恒压源驱动时，温度和电路是一对正反馈。

所以照明LED都是恒流驱动，如果是非照明，LED几乎没有温升，此时可以用恒压驱动。

恒流精度

恒流精度和其他电影的恒压效果一样，体现在几个方面。

当负载发生变化时，电源输出的电流的恒定程度。

在实际应用时，多个不同的LED串不可能阻抗特性完全相同，将这些不同的负载接到电源上后，电流的误差就定义为恒流精度。

不光是多负载，同一个LED，温度不同时，阻抗特性也不同，不同温度下电流也是有误差的，但这和前面的条件本质还是一样，都是负载变化。

因此在测试恒流精度时，需要使用电子负载，让负载在合理的范围内变化，测量电压的电流误差。

当电源内部元件参数变化时，电源输出的电流的恒定程度。

这并不是标准的恒流精度的定义，但目前很多电源都是有这个要求，其中一个重要的指标是储能元件，比如电感，或变压器，感值存在误差时，电源输出电流的恒定度

考虑到成本因素，储能元件在加工时偏差是很大的，所以，电源应当设计成对储能元件的感值不敏感。

锂电池恒流驱动

便携式设备所用的锂电池，在不同电量的情况下，电压是不同的，以手机所用的锂电池为例，电池在满能量时约4.2V，低能量时约2.5V。

如果使用恒压源对电池充电，当电池电量较低时，充电电流会极大，相当于电压源接到电容上，会损坏电池。

损坏的原因是大电流带来的大发热。

为了限制大电流，目前的充电器都是使用恒流-恒压充电，当电池电压低时，使用恒流输出。

冲击与浪涌

冲击电流

如果负载为一个容性负载，将一个电压源直接加到负载上时，会产生一个非常大的电流，这个电流就称为冲击电流。

过大的冲击电流会使得交流线上的保护电路识别为短路，会导致

空气开关跳闸，熔断保险丝等问题。

对于AC电源来说，将电源接到AC线上的一瞬间，AC电源本身就是一个容性负载，假如此时电源的负载处在满负荷状态，且AC 线正处在峰值电压处，会产生最大的冲击电流。

浪涌（电压）

闪电，雷击等会在电网上制造时间非常短的高电压脉冲或者高能量脉冲。

这种过压通常是由专门的保护器进行保护，比如浪涌放电器。

大功率设备断开或接入电网时，会使得电网电压上升或跌落。为了保护电源，有时会使用一个压敏电阻接在输入端。

压敏电阻的组织和其上的电压有关，当电压变高时，阻值降低。

为什么压敏电阻不能包含雷击等产生的脉冲，因为这种浪涌有可能是同时出现在L线和N线上的。

效率和待机功耗

效率和待机功耗

这两个概念很简单，但有一点需要厘清，就是电源在工作时：效率小于总功耗-待机功耗除去总功耗

虽然待机功耗就是电源本身的全部损耗，但是在电源带负载时，电源本身的功耗要大于待机功耗。

电源本身的功耗主要来自于电感/变压器的损耗，开关管的损耗，二极管的损耗，这些损耗都和切换频率有关，而目前的开关电源，在输出功率很低时，都会将频率降低以节能，所以电源本身的功耗在带

负载工作时和待机时是完全不同的。

但是效率是随着负载消耗增加而升高的，这个很好理解，待机时效率为0，而带负载时，电源本身功耗的增加跟不上负载消耗的增加。