dcdc电源纹波产生原理

dcdc电源纹波产生原理
DC-DC电源，也称为开关电源，在现代电子设备中扮演着至关重要的角色。

它通过一系列的转换过程，将输入的直流电压转换成稳定的输出直流电压，为各种电子设备提供所需的电力。

然而，在实际应用中，我们常常会遇到电源输出电压中存在一种被称为“纹波”的交流分量。

那么，纹波是如何产生的呢？
首先，我们需要了解纹波的基本概念。

纹波电压是指在直流电源输出时，叠加在直流稳定量上的交流分量。

用示波器观察时，会看到电压上下轻微波动，就像水纹一样，因此被称为纹波。

DC-DC电源纹波的产生主要源于以下几个方面：
1. 开关频率与MOS开关：在DC-DC电源中，buck电路的MOS开关以几十M的频率进行开关动作。

这种快速的开关动作会产生与电源开关频率同步的纹波，其频率范围通常为几十kHz至几MHz。

2. 寄生电感和电容：在所有实际的PCBA电路中，不可避免地存在寄生电感和电容。

这些寄生元件与电源系统的阻抗共同形成了一个低通滤波器，导致电感电流纹波通过输出电容的寄生电阻ESR形成压降，从而产生了纹波。

3. 开关管的导通与截止：在实际的DC-DC电源中，开关管的导通和截止瞬间
会产生高频纹波噪声。

这种噪声的幅值与寄生参数、PCB布局以及PCB材质有着密切的关系。

4. 输出电容的充放电：由于实际的DC-DC电路不能做到瞬时响应，当负载电流快速变化时，输出电容的充放电会导致输出电压快速变化，从而产生纹波噪声。

5. 滤波性能不足：对于AC-DC开关电源来说，如果电路的滤波性能不佳，输出的直流电压中可能含有较大的交流分量，导致纹波的产生。

为了减小纹波的影响，我们可以采取以下措施：
1. 使用容量更大的滤波电容：在条件和成本允许的情况下，尽可能使用容量大的电容。

这样可以使滤波电容C有足够的储能来减小脉动电压的变化幅度，从而减小纹波。

2. 增加π形LC滤波电路：如果纹波的大小仍不达标，交流分量较大，可以在输出端增加一个π形LC滤波电路。

这种滤波电路可以有效减小输出电压中的交流分量，进一步减小纹波。

DC-DC电源中的纹波是由于多种因素共同作用的结果。

了解这些产生原理并采取相应的措施，可以有效减小纹波的影响，提高电源的稳定性和可靠性。