開關電源紋波噪聲產生原因

開關器件：

開關電源中的開關器件（如MOSFET、IGBT等）在開關過程中會產生瞬態的電壓和電流變化，這些變化會在電源的輸出端產生紋波噪聲。尤其是在開關管高速開通與關斷時，其導通與截止期間會產生很大的沖擊電流，從而在輸出端形成紋波噪聲。

整流二極管：

在整流過程中，整流二極管會產生反向恢復電流，這個電流會在輸出端形成紋波噪聲。尤其是當輸出二極管D的電流下降到零時，反向恢復電流最大，從而會加大輸出紋波。

濾波電容：

輸出濾波電容的電容量和ESR（等效串聯電阻）會影響紋波噪聲的大小。如果濾波電容的容量不足或者ESR過大，都會使紋波噪聲增大。

電感：

在開關電源中，電感通常用于儲能和濾波。但是，電感中的線圈和磁芯之間可能會存在寄生電容，這些寄生電容會與電感本身構成諧振電路，從而在輸出端產生紋波噪聲。

PCB布局：

開關電源的PCB布局不合理也可能導致紋波噪聲的產生。例如，如果開關器件、濾波電容、電感等關鍵元件的布局過于緊密或不合理，可能會導致電磁干擾的增加，從而增大紋波噪聲。

工作環境：

開關電源的工作環境也可能影響其紋波噪聲的大小。例如，高溫、高濕、高海拔等惡劣環境可能會使開關電源的元件性能下降，從而增大紋波噪聲。

開關電源紋波噪聲怎么解決

開關電源紋波噪聲的解決方法可以歸納為以下幾個主要方面：

1. 增大濾波元件

電感和輸出電容：根據開關電源的公式，電感內電流波動大小和電感值成反比，輸出紋波和輸出電容值成反比。因此，加大電感值和輸出電容值可以減小紋波。通常，使用鋁電解電容以達到大容量的目的，并在其旁邊并聯陶瓷電容來彌補鋁電解電容在高頻噪聲抑制方面的不足。

LC濾波器：在電路中增加一級LC濾波器，對噪紋波的抑制作用較明顯。可以根據要除去的紋波頻率選擇合適的電感電容構成濾波電路。

2. 優化電源設計

前饋控制：采用前饋控制方法，降低低頻紋波分量。

提高工作頻率：提高開關電源工作頻率，以減少對高頻開關紋波的濾波要求。

多級濾波：通過多級濾波進一步降低紋波和噪聲。

3. 減小寄生參數影響

共模紋波噪聲：由于功率器件與散熱器底板和變壓器原、副邊之間存在寄生電容，導線存在寄生電感，因此會產生共模紋波噪聲。減小與控制功率器件、變壓器與機殼地之間的寄生電容，并在輸出側加共模抑制電感及電容，可減小輸出的共模紋波噪聲。

4. 使用LDO濾波

LDO濾波：在開關電源輸出之后，接LDO（低壓差線性穩壓器）濾波是減少紋波和噪聲最有效的辦法。雖然這種方法成本較高且功耗較大，但對于需要高精度輸出的應用來說是一個好的選擇。

5. PCB布線優化

布線優化：開關電源的PCB布線也非常關鍵。對于高頻噪聲，簡單的做法是在二極管上并電容C或RC，或串聯電感。有專門的開關電源PCB工程師負責這方面的優化。

6. 二極管優化

二極管并聯電容：在二極管上并聯電容C或RC可以減小高頻振蕩。但需注意，并上電容或RC線路可能構成振蕩線路，需仔細調整參數以避免電源發生振蕩現象。

7. 使用EMI濾波器

輸出濾波器：在輸出端采用專門設計的EMI濾波器，可以有效減小輸出的共模紋波噪聲。

綜上所述，解決開關電源紋波噪聲的方法涵蓋了增大濾波元件、優化電源設計、減小寄生參數影響、使用LDO濾波、PCB布線優化、二極管優化和使用EMI濾波器等多個方面。根據具體的應用場景和需求，可以綜合采用上述一種或多種方法，以達到降低紋波噪聲的目的。