姓名：16020140096劉珣玥
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有刪節(jié)故爵。
【嵌牛導讀】：開關(guān)電源（包括AC/DC轉(zhuǎn)換器牙勘、DC/DC轉(zhuǎn)換器骇钦、AC/DC模塊和DC/DC模塊）與線性電源相比較，最突出的優(yōu)點是轉(zhuǎn)換效率高界斜，一般可達80%～85%仿耽，高的可達90%～97%其次，開關(guān)電源采用高頻變壓器替代了笨重的工頻變壓器各薇，不僅重量減輕项贺，體積也減小了，因此應用范圍越來越廣。
【嵌牛鼻子】：但開關(guān)電源的缺點是由于其開關(guān)管工作于高頻開關(guān)狀態(tài)敬扛，輸出的紋波和噪聲電壓較大晰洒，一般為輸出電壓的1%左右（低的為輸出電壓的0.5%左右），最好產(chǎn)品的紋波和噪聲電壓也有幾十mV啥箭；而線性電源的調(diào)整管工作于線性狀態(tài)谍珊，無紋波電壓，輸出的噪聲電壓也較小急侥，其單位是μV砌滞。
【嵌牛提問】：開關(guān)電源產(chǎn)生紋波和噪聲的原因和測量方法、測量裝置坏怪、測量標準及減小紋波和噪聲的措施分別是什么
【嵌牛正文】：一贝润、紋波和噪聲產(chǎn)生的原因：
開關(guān)電源輸出的不是純正的直流電壓，里面有些交流成分铝宵，這就是紋波和噪聲造成的打掘。紋波是輸出直流電壓的波動，與開關(guān)電源的開關(guān)動作有關(guān)鹏秋。每一個開尊蚁、關(guān)過程，電能從輸入端被“泵到”輸出端侣夷，形成一個充電和放電的過程横朋，從而造成輸出電壓的波動，波動頻率與開關(guān)的頻率相同百拓。紋波電壓是紋波的波峰與波谷之間的峰峰值琴锭，其大小與開關(guān)電源的輸入電容和輸出電容的容量及品質(zhì)有關(guān)。
噪聲的產(chǎn)生原因有兩種衙传，一種是開關(guān)電源自身產(chǎn)生的决帖；另一種是外界電磁場的干擾（EMI），它能通過輻射進入開關(guān)電源或者通過電源線輸入開關(guān)電源粪牲。開關(guān)電源自身產(chǎn)生的噪聲是一種高頻的脈沖串古瓤，由發(fā)生在開關(guān)導通與截止瞬間產(chǎn)生的尖脈沖所造成，也稱為開關(guān)噪聲腺阳。噪聲脈沖串的頻率比開關(guān)頻率高得多，噪聲電壓是其峰峰值穿香。噪聲電壓的振幅很大程度上與開關(guān)電源的拓撲亭引、電路中的寄生狀態(tài)及PCB的設(shè)計有關(guān)。
二皮获、減小紋波和噪聲電壓的措施：
開關(guān)電源除開關(guān)噪聲外焙蚓，在AC/DC轉(zhuǎn)換器中輸入的市電經(jīng)全波整流及電容濾波，電流波形為脈沖，如圖17所示（圖a是全波整流购公、濾波電路萌京，b是電壓及電流波形）。電流波形中有高次諧波宏浩，它會增加噪聲輸出知残。良好的開關(guān)電源（AC/DC轉(zhuǎn)換器）在電路增加了功率因數(shù)校正（PFC）電路，使輸出電流近似正弦波比庄，降低高次諧波求妹，功率因數(shù)提高到0.95左右，減小了對電網(wǎng)的污染佳窑。電路圖如圖1所示制恍。
1八匠、減少EMI的措施
可以采用金屬外殼做屏蔽減小外界電磁場輻射干擾。為減少從電源線輸入的電磁干擾趴酣，在電源輸入端加EMI濾波器梨树，如圖3所示（EMI濾波器也稱為電源濾波器）。
2 岖寞、在輸出端采用高頻性能好抡四、ESR低的電容
采用高分子聚合物固態(tài)電解質(zhì)的鋁或鉭電解電容作輸出電容是最佳的，其特點是尺寸小而電容量大仗谆，高頻下ESR阻抗低指巡，允許紋波電流大。它最適用于高效率隶垮、低電壓藻雪、大電流降壓式DC/DC轉(zhuǎn)換器及DC/DC模塊電源作輸出電容。例如狸吞，一種高分子聚合物鉭固態(tài)電解電容為68μF勉耀，其在20℃指煎、100kHz時的等效串聯(lián)電阻（ESR）最大值為25mΩ，最大的允許紋波電流（在100kHz時）為2400mArms便斥，其尺寸為：7.3mm（長）×4.3mm（寬）×1.8mm（高）至壤，其型號為10TPE68M（貼片或封裝）。紋波電壓ΔVOUT為：
ΔVOUT=ΔIOUT×ESR （1)
若ΔIOUT=0.5A枢纠，ESR=25mΩ像街，則ΔVOUT=12.5mV。
若采用普通的鋁電解電容作輸出電容京郑，額定電壓10V宅广、額定電容量100μF，在20℃些举、120Hz時的等效串聯(lián)電阻為5.0Ω跟狱，最大紋波電流為70mA。它只能工作于10kHz左右户魏，無法在高頻（100kHz以上的頻率）下工作驶臊，再增加電容量也無效，因為超過10kHz時叼丑，它已成電感特性了关翎。
某些開關(guān)頻率在100kHz到幾百kHz之間的電源，采用多層陶電容（MLCC）或鉭電解電容作輸出電容的效果也不錯鸠信，其價位要比高分子聚合物固態(tài)電解質(zhì)電容要低得多纵寝。
3 、采用與產(chǎn)品系統(tǒng)的頻率同步
為減小輸出噪聲星立，電源的開關(guān)頻率應與系統(tǒng)中的頻率同步爽茴，即開關(guān)電源采用外同步輸入系統(tǒng)的頻率，使開關(guān)的頻率與系統(tǒng)的頻率相同绰垂。 4室奏、避免多個模塊電源之間相互干擾
在同一塊PCB上可能有多個模塊電源一起工作。若模塊電源是不屏蔽的劲装、并且靠的很近胧沫，則可能相互干擾使輸出噪聲電壓增加。為避免這種相互干擾可采用屏蔽措施或?qū)⑵溥m當遠離占业，減少其相互影響的干擾绒怨。
例如，用兩個K7805-500開關(guān)型模塊組成±5V輸出電源時纺酸，若兩個模塊靠的很近窖逗，輸出電容C4、C2未采用低ESR電容餐蔬，且焊接處離輸出端較遠碎紊，則有可能輸出的紋波和噪聲電壓受到相互干擾而增加，如圖4所示樊诺。
如果在同一塊PCB上有能產(chǎn)生噪聲干擾的電路仗考，則在設(shè)計PCB時要采取相似的措施以減少干擾電路對開關(guān)電源的相互干擾影響。
5 词爬、增加LC濾波器
為減小模塊電源的紋波和噪聲秃嗜，可以在DC/DC模塊的輸入和輸出端加LC濾波器，如圖5所示顿膨。圖5左圖是單輸出锅锨，圖21右圖是雙輸出。
在開關(guān)電源或模塊電源輸出后再加一個低壓差線性穩(wěn)壓器（LDO）能大幅度地降低輸出噪聲，以滿足對噪聲特別有要求的電路需要（見圖22）户辞，輸出噪聲可達μV級泌类。
7、增加有源EMI濾波器及有源輸出紋波衰減器
有源EMI濾波器可在150kHz～30MHz間衰減共模和差模噪聲书蚪，并且對衰減低頻噪聲特別有效喇澡。在250kHz時，可衰減60dB共模噪聲及80dB差模噪聲殊校，在滿載時效率可達99%晴玖。輸出紋波衰減器可在1～500kHz范圍內(nèi)減低電源輸出紋波和噪聲30dB以上，并且能改善動態(tài)響應及減小輸出電容为流。
