减小高频开关电源纹波的方法
关于纹波测试的相关问题
关于纹波测试的相关问题对于纹波测试是一个老生长谈的问题.个人总结如下:1, 电源输出纹波的分解为,首先是工频和整流频率50HZ,100HZ及期整数倍的谐波部分;其次是开关纹波部分,即PWM产生的开关纹波,一般在30KHZ~500KHZ,根据开关频率不同而不同;第三是噪声和杂讯电压信号;对于AC/DC的测试,通常会采用加电解电容和电阻滤波47UF,1Koum等不同的方法.具体操作和原理如下:一所谓纹波电压，是指输出电压中50赫或100赫的交流分量，通常用有效值或峰值表示。
经过稳压作用，可以使整流滤波后的纹波电压大大降低，降低的倍数反比于稳压系数S 。
问题：如何测量电源纹波？回答：可以先用示波器将整个波形捕获，然后将关心的纹波部分放大来观察和测量(自动测量或光标测量均可)，同时还要利用示波器的FFT功能从频域进行分析。
1．最大纹波电压。
在额定输出电压和负载电流下，输出电压的纹波（包括噪声）的绝对值的大小，通常以峰峰值或有效值表示。
2．纹波系数Y（%）。
在额定负载电流下，输出纹波电压的有效值Urms与输出直流电压Uo之比，既y=Umrs/Uo x100%3．纹波电压抑制比。
在规定的纹波频率（例如50HZ）下，输出电压中的纹波电压Ui~与输出电压中的纹波电压Uo~之比，即：纹波电压抑制比=Ui~/Uo~ 。
这里声明一下：噪声不同于纹波。
纹波是出现在输出端子间的一种与输入频率和开关频率同步的成分，用峰-峰（peak to peak）值表示，一般在输出电压的0.5%以下；噪声是出现在输出端子间的纹波以外的一种高频成分，也用峰-峰（peak to peak）值表示，一般在输出电压的1%左右。
纹波噪声是二者的合成，用峰-峰（peak to peak）值表示，一般在输出电压的2%以下。
二．纹波噪声（涟波杂讯电压）（Ripple & Noise）%，mv2．1定义：直流输出电压上重叠之交流电压成份最大值(P-P)或有效值。
纹波和噪声
开关电源的纹波和噪声(图) 日期：2009-08-26 来源：本网作者：北京航空航天大学方佩敏开关电源（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μV。
本文简单地介绍开关电源产生纹波和噪声的原因和测量方法、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mVp-p。
开关电源EMI整改方案
开关电源的EMI处理方法一、开关电源EMI整改中，关于不同频段干扰原因及抑制办法。
1MHZ以内，以差模干扰为主。
①增大X电容量；②添加差模电感；③小功率电源可采用 PI 型滤波器处理(建议靠近变压器的电解电容可选用较大些)。
1MHZ-5MHZ，差模共模混合，采用输入端并联一系列 X 电容来滤除差摸干扰并分析出是哪种干扰超标并以解决，①对于差模干扰超标可调整 X 电容量,添加差模电感器，调差模电感量；②对于共模干扰超标可添加共模电感,选用合理的电感量来抑制；③也可改变整流二极管特性来处理一对快速二极管如 FR107 一对普通整流二极管1N4007。
5M以上，以共摸干扰为主，采用抑制共摸的方法。
对于外壳接地的，在地线上用一个磁环串绕 2-3 圈会对 10MHZ 以上干扰有较大的衰减作用; 可选择紧贴变压器的铁芯粘铜箔, 铜箔闭环. 处理后端输出整流管的吸收电路和初级大电路并联电容的大小。
20-30MHZ，①对于一类产品可以采用调整对地Y2 电容量或改变Y2 电容位置；②调整一二次侧间的Y1 电容位置及参数值；③在变压器外面包铜箔；变压器最里层加屏蔽层；调整变压器的各绕组的排布。
④改变PCB LAYOUT；⑤输出线前面接一个双线并绕的小共模电感；⑥在输出整流管两端并联RC滤波器且调整合理的参数；⑦在变压器与MOSFET之间加BEAD CORE；⑧在变压器的输入电压脚加一个小电容。
⑨可以用增大MOS驱动电阻.30-50MHZ，普遍是MOS管高速开通关断引起。
①可以用增大MOS驱动电阻；②RCD缓冲电路采用1N4007 慢管；③VCC供电电压用1N4007 慢管来解决；④或者输出线前端串接一个双线并绕的小共模电感；⑤在MOSFET的D-S脚并联一个小吸收电路；⑥在变压器与MOSFET之间加BEAD CORE；⑦在变压器的输入电压脚加一个小电容；⑧PCB心LAYOUT 时大电解电容，变压器，MOS构成的电路环尽可能的小；⑨变压器，输出二极管，输出平波电解电容构成的电路环尽可能的小。
抑制开关电源纹波的5种方法
LC滤波器对噪纹波的抑制作 用比较明显，根据要除去的纹波 频率选择合适的电感电容构成滤 波电路，一般能够很好的减小纹 波。
采样点选在LC滤波器之前 （Pa），输出电压会降低。因为 任何电感都有一个直流电阻，当 有电流输出时，在电感上会有压 降产生，导致电源的输出电压降 低。而且这个压降是随输出电流 变化的。
抑制开关电源纹波的5种方法
对于开关纹波，理论上和实际上 都是一定存在的。通常抑制或减 少它的做法有5种：
（1）加大电感和输出电容 滤波
根据开关电源的公式，电感 内电流波动大小和电感值成反比， 输出纹波和输出电容值成反比。 所以加大电感值和输出电容值可 以减小纹波。
同样，输出纹波与输出电容 的关系：vripple=Imax/（Co×f）。 可以看出，加大输出电容值可以 减小纹波。
为了抑制这种高频振荡，需在二 极管两端并联电容C或RC缓冲网络。 电阻一般取10Ω-100Ω，电容取 4.7pF-2.2nF。
在二极管上并联的电容C或者 RC，其取值要经过反复试验才能 确定。如果选用不当，反而会造 成更严重的振荡。
对高频噪声要求严格的话， 可以采用软开关技术。关于软开 关，有很多书专门介绍。
对减小纹波。开关电源的PCB 布线也非常关键，这是个很赫手 的问题。有专门的开关电源PCB工 程师，对于高频噪声，由于频率 高幅值较大，后级滤波虽然有一 定作用，但效果不明显。这方面 有专门的研究，简单的做法是在 二极管上并电容C或RC，或串联电 感。
（4）在二极管上并电容C 或RC
二极管高速导通截止时，要考虑 寄生参数。在二极管反向恢复期 间，等效电感和等效电容成为一 个RC振荡器，产生高频振荡。
采样点选在LC滤波器之后 （Pb），这样输出电压就是我们 所希望得到的电压。但是这样在 电源系统。关于系统稳定，很多资料 有介绍，这里不详细写了。
降低输出纹波的方法
降低输出纹波的方法由于电路中存在电感，MOS，二极管等开关器件，同时PCB上的走线存在寄生电感，寄生电容等参数，在开关器件工作的同时，会在地平面或者输出的正端平面上产生一定的波动，这个就是我们常说的输出纹波电压。
通常输出的纹波频率是和开关器件的频率保持一致，同时纹波电压是交流信号，输出纹波太大有很大的弊端，会导致器件寿命缩短或者导致器件损坏，所以在电源设计之初就要限定输出纹波电压在一定的范围内。
如下是我们OC5800L案例分析减小纹波电压的办法。
【办法和措施】方法1、优化PCB的布线，减小环路面积，减小PCB寄生参数任何板子都会存在寄生参数，包括走线的寄生阻抗，走线的寄生电感，线与线之间的寄生电容效应，过孔的寄生电容和寄生电感等。
所以在PCB走线开始之初要先进行元器件的布局，要根据开关电源的布线规则，尽可能减小功率环路的面积，OC5800L的功率环路走线包含两条通路。
MOS管导通环路为VDC+→VIN引脚→R1→L1→EC2→负载(黑色粗线)，此环路为电感充能环路。
MOS管关闭环路为D6→L1→R1→负载(蓝色粗线)，此环路为电感放电环路。
输入电容EC1尽可能靠近VIN脚，同时可在EC1上并联104瓷片电容，减小引入到芯片内部的纹波。
输出电容使用LOW ESR的电容，如用大容量的电解并联陶瓷电容（成本相对较低），或者使用钽电容并陶瓷电容（成本高），并且输出电容的容量越大，输出的纹波值也会越低。
开关节点网络的面积尽可能小，走线要粗，同时用地包络开关节点。
反馈VFB1,VFB2的四个采样电阻要和芯片在同一层，并且远离开关节点走线和开关器件。
肖特基二极管D6阳极要靠近输入电容的负极，同时D6的阴极要靠近芯片的7.8脚，并且尽可能不要走过孔。
方法2、电路中增加吸收RC吸收网络如上已经提到寄生参数对输出纹波电压的影响，而肖特基二极管也存在寄生参数，并且在高频开关电流回路中，所以在二极管反向恢复期间，寄生电感和电容会形成LC 振荡，产生高频振荡，继而产生尖峰毛刺电压，寄生参数越大，产生的尖峰电压会越高，并且在示波器上测试时可以测试到是和开关频率一致的，开关在导通和关断的瞬间会产生毛刺电压。
开关电源的电磁干扰及其滤波措施
开关电源的电磁干扰及其滤波措施1引言开关电源与线性稳压电源相比，具有功耗小、效率高、体积小、重量轻、稳压范围宽等特点，广泛用于计算机及外围设备、通信、自动控制、家用电器等领域。
但开关电源的突出缺点是产生较强的电磁干扰(EMI)。
EMI信号既占有很宽的频率范围，又有一定的幅度，经传导和辐射会污染电磁环境，对通信设备和电子仪器造成干扰。
如果处理不当，开关电源本身就会变成一个干扰源。
随着电子产品的电磁兼容性(EMC)日益受到重视，抑制开关电源的EMI，提高电子产品的质量，使之符合有关EMC标准或规范，已成为电子产品设计者越来越关注的问题。
2开关电源产生EMI的原理开关电源产生EMI的因素较多，其中由基本整流器产生的电流高次谐波干扰和变压器型功率转换电路产生的尖峰电压干扰是主要因素。
它们所以产生于电源装置的内部，是由于开关电源中的二级管和晶体管在工作过程中产生的跃变电压和电流，通过高频变压器、储能电感线圈和导线以及系统结构、元件布局等而造成的。
基本整流器的整流过程是产生EMI最常见的原因。
这是因为正弦波通过整流器后不再是单一频率的电流，而是变成单向脉动电源，此电流波形分解为一直流分量和一系列频率不同的交流分量之和。
实验结果表明，较高的谐波(特别是高次谐波)会沿着输电线路产生传导干扰和辐射干扰，一方面使接在其前端电源线上的电流波形发生畸变，另一方面通过电源线产生射频干扰，使接收机等产生噪声。
变压器型功率转换电路是实现变压、变频以及完成输出电压调整的部件，是开关稳压电源的核心，主要由开关管和高频变压器组成。
它产生的尖峰电压是一种有较大辐度的窄脉冲，其频带较宽且谐波比较丰富。
产生这种脉冲干扰的主要原因是：(1) 开关功率晶体管感性负载是高频变压器或储能电感。
在开关管导通的瞬间，变压器初级出现很大的电流，它在开关管过激励较大时，将造成尖峰噪声。
这个尖峰噪声实际上是尖脉冲，轻者造成干扰，重者有可能击穿开关管。
(2) 由高频变压器产生的干扰。
开关电源产生纹波和噪声的原因和测量方法
开关电源产生纹波和噪声的原因和测量方法关键字：噪声纹波开关电源本文简单地介绍开关电源产生纹波和噪声的原因和测量方法、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mVp-p。
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)，但是各生产厂家都采用示波器测量法，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。
图2 示波器测量框图从图2来看，似乎与其他测波形电路没有什么区别，但实际上要求不同。
电源纹波的测量和抑制
图1 探头和地线形成的环路图2 安装接地弹簧针的探头
图3 电源纹波测试连接框图
压。
纹波系数是评价直流电源稳定纯净输出的重要指标
图6 共模滤波法的电路图图4 无滤波电路的输出电压纹波图5 在电源输出端加载电容滤
波器后的电压纹波
图9 在电源输出端电源接线上穿绕铁氧体磁环滤波后的电压图10 在电源输出端加组合滤波后的电压纹波
图7 在电源输出端加共模滤波器后的电压纹波图8 在电源输出端电源接线上穿绕铁氧体磁环滤波
方案仿真：
行数据分别与第（n-1）行数图8-1 盲元校正前的成像 图8-2盲元校正后的图像
到[1] Shen X Q, M a tsuhata H, Okumu ra H. Reduction of the threading dis- location density in GaN films grown on vic-Inal sapphire ( 0001) substrates[ J]. App.l Phys. Lett. ,2005, 86: 021912 -。
开关电源的纹波和噪声
本文简单地介绍开关电源产生纹波和噪声的原因和测量方法、测量装置、测量标准及减小纹波和噪声的措施。
一．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mVp-p。
图1 纹波和噪声的波形二．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），但是各生产厂家都采用示波器测量法，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。
图2 示波器测量框图从图2来看，似乎与其他测波形电路没有什么区别，但实际上要求不同。
开关电源的尖峰处理及其抑制方法
开关电源的尖峰处理及其抑制方法电源纹波会干扰电子设备的正常工作，引起诸如计算机死机、数据处理出错及控制系统失灵等故障，给生产和科研酿成难以估量的损失，因此必须采取措施加以抑制。
产生尖峰的原因很多，以下着重说明滤波电路对二极管反向恢复时间所产生的纹波尖峰加以分析，并总结出几种有效的抑制措施。
2滤波电路为减小电源尖峰干扰需要在电源进线端和电源输出线端分别加入滤波电路。
2.1电源进线端滤波器在电源进线端通常采用如图1所示电路。
该电路对共模和差模纹波干扰均有较好抑制作用。
图中各元器件的作用：（1）L1,L2,C1用于滤除差模干扰信号。
L1,L2磁芯面积不宜太小，以免饱和。
电感量几毫亨至几十毫亨。
C1为电源跨接电容，又称X电容。
用陶瓷电容或聚脂薄膜电容效果更好。
电容量取0.22μF～0.47μF。
（2）L3，L4，C2，C3用于滤除共模干扰信号。
L3，L4要求圈数相同，一般取10，电感量2mH左右。
C2，C3为旁路电容，又称Y电容。
电容量要求2200pF左右。
电容量过大，影响设备的绝缘性能。
在同一磁芯上绕两个匝数相等的线圈。
电源往返电流在磁芯中产生大小相等、方向相反的磁通。
故对差模信号电感L3、L4不起作用（见图2），但对于相线与地线间共模信号，呈现为一个大电感。
其等效电路如图3所示。
由等效电路知：令L1=L2=M=L，UN=RCI1同时RC RL，则：图1电源进线端滤波电路(1)一般ωL RL，则：。
式（1）表明，对共模信号Ug而言，共模电感呈现很大的阻抗。
2.2输出端滤波器输出端滤波器大都采用LC滤波电路。
其元件选择一般资料中均有。
为进一步降低纹波，需加入二次LC滤波电路。
LC滤波电路中L值不宜过大，以免引起自激，电感线圈一般以1～2匝为宜。
电容宜采用多只并联的方法，以降低等效串联电阻。
同时采样回路中要加入RC前馈采样网络。
图2共模电感对差模信号不起作用如果加入滤波器后，效果仍不理想，则要详细检查公共地线的长度、线径是否合适。
5v开关电源滤波
5v开关电源滤波
在设计5V 开关电源时，滤波是一个重要的考虑因素，以确保输出电压平稳、干净，减小电源中的噪声。
以下是一些常见的滤波技巧：电容滤波：在输出端并联一个电容器，用于吸收高频噪声并稳定输出电压。
电容的容值和类型取决于电源的设计要求。
电容器的电压容量应大于电源的最大输出电压。
电感滤波：在输出端串联一个电感，用于过滤高频噪声。
电感值的选择和电源设计有关，通常用于对抗开关电源产生的高频涟漪。
磁珠滤波器：在电源线中串联一个磁珠，用于抑制高频噪声。
磁珠是一种具有高阻抗的器件，适用于高频滤波。
LC滤波器：使用电感和电容的组合构成LC 滤波器，以滤除电源中的高频噪声。
这种方法在开关电源设计中较为常见。
RC滤波器：串联一个电阻和电容组成RC 滤波器，用于去除高频噪声。
虽然对于开关电源来说，RC 滤波器的效果较差，但在某些情况下仍然有用。
线性稳压器：在开关电源输出之前使用线性稳压器，它能够提供额外的滤波效果，并确保输出电压的稳定性。
这对于对电源纹波和噪声要求较高的应用可能很有用。
在选择滤波元件和配置时，需要根据具体的应用需求、负载特性和电源设计参数来调整。
建议参考相关的开关电源设计手册，并进行必要的仿真和测试以确保设计的性能和稳定性。
详细解析Buck电路开关电源纹波的有效抑制方法
详细解析Buck电路开关电源纹波的有效抑制方法
开关电源具有效率高、输出电压可调范围大、损耗小、体积小、重量轻等特点，得到了广泛的应用。
由于开关电源体积小，输出直流电压的纹波含量比同功率线性电源大，如何降低纹波含量成为开关电源应用及制造技术中的一个关键技术难点。
本文通过对Buck电路的分析，找出对纹波的产生有影响的因素及改善的措施。
纹波的定义
Buck类型开关电源的拓扑结构如图1所示。
通常情况下，开关电源首先把电网电压全波整流变为直流电，经高频开关变换由变压器降压，经高频二极管整流滤波后，得到稳定的直流电压输出。
其自身含有大量的谐波干扰，同时由于变压器的漏感和输出二极管的反向恢复电流造成的尖峰都形成了电磁干扰源，这些尖峰就是输出纹波。
输出纹波主要来源于4个方面：低频纹波、高频纹波、共模纹波、功率器件开关过程中产生的超高频谐振等。
Buck电路产生纹波的机理及计算
1、纹波电流计算
电感的定义：
λ为线圈磁链、N为线圈匝数、i为流经线圈的电流、Φ为线圈磁通。
如果。
开关电源_平衡电容_理论说明
开关电源平衡电容理论说明1. 引言1.1 概述开关电源作为一种高效的电源供应器件，在现代电子设备中得到了广泛的应用。
它具有体积小、重量轻、效率高等特点，因此在通信设备、计算机、工业控制等领域得到了广泛的应用。
而平衡电容作为开关电源中一个重要的部件，对其性能和稳定性起着至关重要的作用。
本文将通过理论阐述和实际案例分析，详细介绍开关电源和平衡电容的相关知识。
1.2 文章结构本文将分为五个主要部分来探讨开关电源和平衡电容的理论与应用。
首先是引言部分，对文章进行概述，并说明文章结构及各个部分的内容。
接下来是开关电源部分，介绍其基本原理、工作模式以及优点和应用领域。
然后是平衡电容部分，阐述其理论背景、设计与组装要点以及效果与优化方法。
进一步地是理论说明部分，解析电容在开关电源中的作用原理，并详细解释了平衡电容在开关电路中的工作原理，并通过实际应用案例进行深入分析。
最后是结论部分，总结和回顾了全文的要点，并对未来的研究方向进行展望。
1.3 目的本文旨在深入探讨开关电源和平衡电容的理论知识，并通过实际案例分析，帮助读者更好地理解其工作原理与应用。
通过阅读本文，读者可以对开关电源和平衡电容有一个全面而深入的认识，并为相关领域的研究和实践提供指导。
2. 开关电源2.1 基本原理开关电源是一种将输入直流电压转换为输出直流电压的电力供应系统。
其基本原理是利用开关器件（通常为开关管）通过周期性地打开和关闭，将输入的直流电压进行变换和调整，从而得到所需的输出电压。
在开关管打开时，输入电源与输出负载相连接，输出电压就被传递给负载；而在开关管关闭时，输入与输出则断路，减小了功耗和能量损失。
这种周期性的切换行为使得开关电源具备了高效率、高功率密度和紧凑尺寸等优点。
2.2 工作模式开关电源有多种工作模式，其中最常见的是单端供电模式和双端供电模式。
- 单端供电模式：在该模式下，只有一个开关管用于控制输入与输出之间的连接状态。
当开关管导通时（通常称为ON状态），输入直流电源与负载相连；当开关管截止时（通常称为OFF状态），输入与输出被断路。
开关电源的纹波噪声及测试方法
开关电源的纹波和噪声来源：今日电子／21ic作者：北京航空航天大学方佩敏开关电源（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μV。
本文简单地介绍开关电源产生纹波和噪声的原因和测量方法、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mVp-p。
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。
开关电源输出纹波标准
开关电源输出纹波标准
电源输出纹波是指在电源输出端产生的交流电压的波动。
在电子设备的工作过
程中，如果电源输出纹波超出了规定的标准范围，会对设备的正常工作产生影响甚至损坏设备。
因此，对于开关电源的输出纹波标准有着严格的要求。
首先，我们来了解一下开关电源的工作原理。
开关电源是一种将输入电压转换
成稳定的输出电压的电源装置。
它通过开关管的通断来实现电压的转换，因此在工作过程中会产生一定的输出纹波。
为了确保设备的正常工作，国际上对开关电源输出纹波的标准有着严格的规定。
在国际上，对于开关电源输出纹波的标准有着统一的规定。
一般来说，开关电
源的输出纹波标准是以峰峰值来表示的，通常要求在50mV以下。
这是因为当输出纹波超过了这个数值，就会对设备的工作稳定性产生影响，甚至会引起设备的故障。
因此，严格控制开关电源输出纹波是非常重要的。
为了确保开关电源输出纹波符合标准，我们需要采取一系列的措施。
首先是在
设计阶段，要选择合适的电源拓扑结构和元器件，以减小输出纹波的产生。
其次是在PCB设计和布局中，要合理地布置元器件，减小元器件之间的相互干扰，从而
减小输出纹波。
此外，在电源的调试和测试阶段，要使用专业的测试仪器对输出纹波进行严格的测试，确保其符合标准。
总的来说，开关电源的输出纹波标准是非常重要的。
只有严格控制输出纹波，
才能确保设备的正常工作。
因此，在设计、布局和测试过程中都要对输出纹波进行严格的控制和检测，以确保其符合国际标准。
开关电源输出纹波很大是什么原因及解决方法
开关电源输出纹波很大是什么原因及解决方法近年来，开关电源以其体积小，重量轻，效率高等优点，在工程领域、医疗机构、科学研究等方面有着越来越广泛的应用。
本文着重解决一款能输出10 A电流12V电压的特殊恒流源的纹波抑制问题，专门用于大功率的半导体激光器驱动。
该激光器需求高稳定的光功率输出，激光器输出光功率的稳定性是一个主要参数，半导体激光器的光功率稳定性主要表现在输入电流的稳定性，输入电流的纹波越小光功率稳定性越好。
目前，解决开关电源纹波的方法有若干种，各有其优缺点，由于输出电流是10 A的大电流，一般的方法不能适用。
纹波是工频引起的，减小纹波，作用很大的方法：1.，输出用π型电路，就是一个电容，一个电感，再一个电容的方式。
2。
输出电容一定要用高频低阻，甚至用固态电容，这两点是最有效果的方法。
还有加大电容容量都行，但这个效果就没那么明显开关电源纹波的产生我们最终的目的是要把输出纹波降低到可以忍受的程度，达到这个目的最根本的解决方法就是要尽量避免纹波的产生，首先要清楚开关电源纹波的种类和产生原因。
随着SWITCH的开关，电感L中的电流也是在输出电流的有效值上下波动的。
所以在输出端也会出现一个与SWITcH同频率的纹波，一般所说的纹波就是指这个。
它与输出电容的容量和ESR有关系。
这个纹波的频率与开关电源相同，为几十到几百KHz。
另外，SWITCH一般选用双极性晶体管或者MOSFET，不管是哪种，在其导通和截止的时候，都会有一个上升时间和下降时间。
这时候在电路中就会出现一个与SWITCH上升下降时间的频率相同或者奇数倍频的噪声，一般为几十MHz。
同样二极管D在反向恢复瞬间，其等效电路为电阻电容和电感的串联，会引起谐振，产生的噪声频率也为几十MHz。
这两种噪声一般叫做高频噪声，幅值通常要比纹波大得多。
如果是AC／DC变换器，除了上述两种纹波（噪声）以外，还有AC噪声，频率是输入AC电源的频率，为50～60Hz左右。
开关电源的rc串联滤波
开关电源的rc串联滤波
开关电源的RC串联滤波是一种常用的滤波方法，它可以有效地降低开关电源输出端的纹波电压。
RC串联滤波器通常由一个电阻和一个电容组成，它们串联在开关电源输出端的电路中。
RC串联滤波器的工作原理是将开关电源输出端的高频纹波信号通过电容器的充放电作用转换成直流信号，从而消除纹波电压。
电容器的容值决定了它对高频信号的响应速度，而电阻的作用是限制电容器充放电的速度，从而防止电容器在高频下变成短路。
在设计RC串联滤波器时，需要根据开关电源输出端的电流和纹波电压大小来选择合适的电容器和电阻。
通常情况下，电容器的容值应该能够满足输出端电流的需求，而电阻的阻值应该足够大，以便防止由于电容器内部的漏电而导致的电压偏移。
需要注意的是，RC串联滤波器虽然可以有效地降低开关电源输出端的纹波电压，但并不能完全消除它。
因此，在实际应用中，需要结合其他滤波器来进一步降低纹波电压的幅值。
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led纹波电流测试方法
led纹波电流测试方法【原创版3篇】篇1 目录1.LED 纹波电流的概念及影响2.LED 纹波电流的测试方法3.纹波电流与电容器的关系4.降低纹波电流的方法5.结论篇1正文一、LED 纹波电流的概念及影响LED 纹波电流是指流经 LED 的交流电流的 RMS 值，其在 LED 电压上表现为脉动或纹波电压。
纹波电流或电压可能导致击穿，由于是交流成分，会在电容上发生耗散。
当纹波电流过大时，超过了电容的最大容许纹波电流，会导致电容烧毁。
此外，纹波电流与频率成正比，因此低频时纹波电流也比较低。
二、LED 纹波电流的测试方法测试 LED 纹波电流的方法主要有两种：使用电流探头和电压探头。
然而，电流探头一般比电压探头误差大，因此能用电压探头搞定的就最好别用电流探头。
三、纹波电流与电容器的关系纹波电流和纹波电压在一些资料中被称为涟波电流和涟波电压，它们与电容器的 ESR（等效串连电阻）关系密切。
可以用以下式子表示：Urms = Irms * R。
当纹波电压增大时，纹波电流也随之增大，这也是要求电容具备更低 ESR 值的原因。
四、降低纹波电流的方法为了降低纹波电流，可以采用梯形积分 PI 控制方法。
这种方法能有效地减小电源的纹波电流，电流纹波系数降低到 1.5%，达到了控制目的。
五、结论总之，LED 纹波电流是影响 LED 性能的一个重要因素。
通过选择合适的测试方法，控制电容器的 ESR 和采用梯形积分 PI 控制方法等手段，可以有效地降低纹波电流，提高 LED 的性能和寿命。
篇2 目录一、LED 纹波电流的概念及影响二、检测 LED 电源纹波的方法三、纹波电压的标准及其与寿命关系四、降低纹波电流的措施五、结论：LED 纹波电流可控，对 LED 照明应用无影响篇2正文一、LED 纹波电流的概念及影响LED 纹波电流是指流经 LED 的交流电流的 RMS 值，其在 LED 电压上表现为脉动或纹波电压。
纹波电流或电压可能会导致击穿，由于是交流成分，会在电容上发生耗散。
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开关电源在为电子设备带来更高转换效率的同时，也带来了开关噪声，电子设备特别是一些测量仪表、通信设备对电源纹波都很敏感，特别是高频纹波会对设备造成很大的干扰。
对于高频开关电源开关纹波，通常抑制或减少它的做法有：
1，加大电感和输出电容滤波
根据高频开关电源的公式，电感内电流波动大小和电感值成反比，输出纹波和输出电容值成反比。
所以加大电感值和输出电容值可以减小纹波。
左图是开关电源电感L内的电流波形，其纹波电流△I可由下式算出：
可以看出，增加L值，或者提高开关频率可以减小电感内的电流波动。
同样，输出纹波与输出电容的关系：vripple=Imax/(Co×f)。
可以看出，加大输出电容值可以减小纹波。
通常的做法，对于输出电容，使用铝电解电容以达到大容量的目的。
但是电解电容在抑制高频噪声方面效果不是很好，而且ESR也比较大，所以会在它旁边并联一个陶瓷电容，来弥补铝电解电容的不足。
同时，高频开关电源工作时，输入端的电压Vin不变，但是电流是随开关变化的。
这时输入电源不会很好地提供电流，通常在靠近电流输入端(以BucK型为例，是SWITcH附近)，并联电容来提供电流。
应用该对策后，BUCK型开关电源如下图所示：
上面这种做法对减小纹波的作用是有限的。
因为体积限制，电感不会做的很大；输出电容增加到一定程度，对减小纹波就没有明显的效果了；增加开关频率，又会增加开关损失。
所以在要求比较严格时，这种方法并不是很好。
关于高频开关电源的原理等，可以参考各类开关电源设计手册。
</DIV><DIV></DIV><DIV>2，二级滤波，就是再加一级LC滤波器
LC滤波器对噪纹波的抑制作用比较明显，根据要除去的纹波频率选择合适的电感电容构成滤波电路，一般能够很好的减小纹波。
但是，这种情况下需要考虑反馈比较电压的采样点。
(如下图所示)
采样点选在LC滤波器之前(Pa)，输出电压会降低。
因为任何电感都有一个直流电阻，当有电流输出时，在电感上会有压降产生，导致电源的输出电压降低。
而且这个压降是随输出电流变化的。
采样点选在LC滤波器之后(Pb)，这样输出电压就是我们所希望得到的电压。
但是这样在电源系统内部引入了一个电感和一个电容，有可能会导致系统不稳定。
关于系统稳定，很多资料有介绍，这里不详细写了。
</DIV><DIV></DIV><DIV>3，高频开关电源输出之后，接LDO滤波
这是减少纹波和噪声最有效的办法，输出电压恒定，不需要改变原有的反馈系统，但也是成本最高，功耗最高的办法。
任何一款LDO都有一项指标：噪音抑制比。
是一条频率-dB曲线，如右图是凌特公司LT3024的曲线。
经过LDO之后，开关纹波一般在10mV以下。
下图是LDO前后的纹波对比：
对比曲线上图的曲线和左图的波形，可以看出对几百KHz的开关纹波，LDO的抑制效果非常好。
但在高频范围内，该LDO的效果就不那么理想了。
对减小纹波。
高频开关电源的PCB布线也非常关键，这是个很赫手的问题。
有专门的开关电源PCB 工程
师，简单的可以参考美国国半公司的AN1229：SIMPLE SWITCHER PCB Layout Guidelines，(网上有翻译的中文摘要)
对于高频噪声，由于频率高幅值较大，后级滤波虽然有一定作用，但效果不明显。
这方面有专门的研究，简单的做法是在二极管上并电容C或RC，或串联电感。
</DIV><DIV></DIV><DIV>4，在二极管上并电容C 或RC
左图是实际用二极管的等效电路。
二极管高速导通截止时，要考虑寄生参数。
在二极管反向恢复期间，等效电感和等效电容成为一个RC振荡器，产生高频振荡。
为了抑制这种高频振荡，需在二极管两端并联电容C或RC缓冲网络。
电阻一般取10Ω-100 Ω，电容取4.7pF-2.2nF。
详细的解释可参考资料1和2。
在二极管上并联的电容C或者RC，其取值要经过反复试验才能确定。
如果选用不当，反而会造成更严重的振荡。
对高频噪声要求严格的话，可以采用软开关技术。
关于软开关，有很多书专门介绍。
</DIV><DIV></DIV><DIV>5，二极管后接电感（EMI滤波）
这也是常用的抑制高频开关电源高频噪声的方法。
针对产生噪声的频率，选择合适的电感元件，同样能够有效地抑制噪声。
需要注意的是，电感的额定电流要满足实际的要求。
比较简单的做法，不再详细解释。