开关电源输出波纹的产生与控制

开关电源输出波纹的产生与控制开关电源输出波纹主要来源于五个方面：输入低频波纹、高频波纹、寄生参数引起的共模波纹噪声、功率器件开关过程中产生的超高频谐振噪声和闭环调节控制引起的波纹噪声。1、低频波纹是与输出电路的滤波电容容量相关。电容的容量不可能无限制地增加，导致输出低频波纹的残留。交流波纹经DC/DC变换器衰减后，在开关电源输出端表现为低频噪声，其大小由DC/DC变换器的变比和控制系统的增益决定。电流型控制DC/DC变换器的波纹抑制比电压型稍有提高。但其输出端的低频交流波纹仍较大。若要实现开关电源的低波纹输出，则必须对低频电源波纹采取滤波措施。可采用前级预稳压和增大DC/DC变换器闭环增益来消除。低频波纹抑制的几种常用的方法:a、加大输出低频滤波的电感，电容参数，使低频波纹降低到所需的指标。b、采用前馈控制方法，降低低频波纹分量。2、高频波纹噪声来源于高频功率开关变换电路，在电路中，通过功率器件对输入直流电压进行高频开关变换而后整流滤波再实现稳压输出的，在其输出端含有与开关工作频率相同频率的高频波纹，其对外电路的影响大小主要和开关电源的变换频率、输出滤波器的结构和参数有关，设计中尽量提高功率变换器的工作频率，可以减少对高频开关波纹的滤波要求。高频波纹抑制的目的是给高频波纹提供通路，常用的方法有以下几种:a、提高开关电源工作频率，以提高高频波纹频率，有利于抑制输出高频波纹b、加大输出高频滤波器，可以抑制输出高频波纹。C、采用多级滤波。3、由于功率器件与散热器底板和变压器原、副边之间存在寄生电容，导线存在寄生电感，因此当矩形波电压作用于功率器件时，开关电源的输出端因此会产生共模波纹噪声。减小与控制功率器件、变压器与机壳地之间的寄生电容，并在输出侧加共模抑制电感及电容，可减小输出的共模波纹噪声。减小输出共模波纹噪声的常用方法:a、输出采用专门设计的EMI滤波器。b、降低开关毛刺幅度。4、超高频谐振噪声主要来源于高频整流二极管反向恢复时二极管结电容、功率器件开关时功率器件结电容与线路寄生电感的谐振，频率一般为1-10MHz,通过选用软恢复特性二极管、结电容小的开关管和减少布线长度等措施可以减少超高频谐振噪声。开关电源都需对输出电压进行闭环控制，调节器参数设计的不适当也会引起波纹。当输出端波动时通过反馈网络进入调节器回路，可能导致调节器的自激振荡，引起附加波纹。此波纹电压一般没有固定的频率。在开关直流电源中，往往因调节器参数选择不适当会引起输出波纹的增大。这部分波纹可通过以下方法进行抑制：a、在调节器输出增加对地的补偿网络，调节器的补偿可抑制调节器自激引起的波纹增大。b、合理选择闭环调节器的开环放大倍数和闭环调节器的参数，开环放大倍数过大有时会引起调节器的振荡或自激，使输出纹彼含量增加，过小的开环放大倍数使输出电压稳定性变差及波纹含量增加.所以调节器的开环放大倍数及闭环调节器的参数要合理选取，调试中要根据负载状况进行调节。c、在反馈通道中不增加纯滞后滤波环节.使延时滞后降到最小.以增加闭环调节的快速性和及时性，对抑制输出电压波纹是有益的。