增大电感、电容参数和采用前馈控制方法能否降低低频纹波

‌低频纹波与输出电路的滤波电容容量相关，可通过增大电感、电容参数和采用前馈控制方法来降低。高频纹波噪声来源于高频功率开关变换电路，通过提高开关电源工作频率和加大输出高频滤波器来抑制。共模纹波噪声可通过减小寄生电容和加共模抑制电感及电容来减小。超高频谐振噪声主要来源于高频整流二极管和功率器件开关时的谐振，通过选用软恢复特性二极管和减少布线长度等措施来减少。闭环调节控制引起的纹波噪声可通过调节器参数的合理选择和补偿网络的增加来抑制。

抑制电源纹波和减小高频噪声的方法主要包括以下几种‌：

‌加大电感和输出电容滤波‌：通过增加电感值和输出电容值可以减小纹波。输出电容通常使用铝电解电容，但其在抑制高频噪声方面效果不佳，因此常在电解电容旁并联一个陶瓷电容来弥补不足‌。‌二级滤波‌：使用LC滤波器可以有效抑制纹波噪声。LC滤波器由电感和电容组成，根据要除去的纹波频率选择合适的电感电容值，通常能够很好地减小纹波‌1。‌开关电源输出后接LDO滤波‌：这是减少纹波和噪声最有效的方法，但成本和功耗较高。LDO滤波器能够提供稳定的输出电压，且不需要改变原有的反馈系统‌1。‌优化开关电源设计‌：提高开关频率可以减小开关周期内电流和电压的波动幅度，从而降低纹波噪声。但需注意，高频会带来更高的开关损耗和电磁干扰问题‌2。

‌采用软开关技术‌：如零电压开关(ZVS)和零电流开关(ZCS)，可以减少开关过程中的损耗，从而降低噪声‌2。块设计优化‌：选择低噪声电源芯片，如线性电源(LDO)噪声低但效率低，适合低功耗场景;开关电源(DC-DC)效率高但需优化EMI设计‌3。‌PCB布局与布线‌：优化电源平面与地平面分层、去耦电容布局、电源线宽设计等，以降低地回路阻抗和减少噪声‌3。‌滤波与隔离技术‌：使用输入滤波器如π型滤波器、共模电感等，以及输出滤波器如LC滤波器、铁氧体磁珠等，可以有效抑制高频噪声‌3 率选择单点接地或多点接地，降低地线阻抗，避免地环路干扰‌3。‌屏蔽与防护‌：使用金属外壳屏蔽开关电源模块，降低辐射干扰;使用瞬态抑制二极管保护电路免受浪涌电压冲击‌3。

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。

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，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。

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。关于开关电源的原理等，可以参考各类开关电源设计手册。

低频纹波与输出电路的滤波电容容量紧密相关

由于电容容量无法无限增加，因此总会存在一定量的低频纹波。经过DC/DC变换器衰减后的交流纹波，在开关电源输出端呈现为低频噪声，其大小主要受DC/DC变换器的变比和控制系统增益的影响。值得注意的是，电流型控制DC/DC变换器的纹波抑制相比电压型有所提升，但输出端的低频交流纹波仍相对较大。为了实现开关电源的低纹波输出，必须采取措施对低频电源纹波进行滤波，这可以通过前级预稳压和增大DC/DC变换器闭环增益来实现。

具体来说，抑制低频纹波的常用方法包括：

a、增加输出低频滤波的电感和电容参数，从而降低低频纹波至所需水平。

b、采用前馈控制方法，进一步减小低频纹波分量。

高频纹波噪声则主要源自高频功率开关变换电路

在电路中，功率器件对输入直流电压进行高频开关变换后，经过整流滤波实现稳压输出。这一过程中，输出端会产生与开关工作频率相同的高频纹波。这种纹波对外电路的影响程度与开关电源的变换频率、输出滤波器的结构及参数密切相关。在设计中，提高功率变换器的工作频率可以有效降低对高频开关纹波的滤波要求。

高频纹波的抑制旨在为高频纹波提供有效的通路，以降低其对外电路的影响。为实现这一目的，可以采用以下策略：

a、提升开关电源的工作频率，从而增加高频纹波的频率，进而更易抑制输出端的高频纹波。

b、增大输出端的高频滤波器容量，以减少高频纹波的幅度。

c、采用多级滤波技术，进一步提升对高频纹波的抑制效果。

此外，开关电源的输出端还会产生共模纹波噪声，这主要是由于功率器件与散热器底板、变压器原副边以及导线之间的寄生电容和寄生电感所致。为了减小这种噪声，可以采取以下措施：

a、在输出侧增加专门设计的EMI滤波器，以降低共模纹波噪声的幅度。

b、优化开关电源的设计，降低开关毛刺的幅度，从而减小共模纹波噪声。

另外，超高频谐振噪声也是开关电源中常见的问题之一，它主要来源于高频整流二极管的反向恢复以及功率器件的开关过程。为了减少这种噪声，可以采取以下策略：

a、选用具有软恢复特性的二极管，以降低反向恢复时的电压尖峰。

b、选择结电容较小的开关管，以减小谐振的影响。

c、优化布线设计，缩短布线长度，以降低线路寄生电感的影响。

开关电源的输出电压通常需要通过闭环控制系统进行稳定，然而，调节器参数设计的不合理可能会引发纹波问题。当输出端出现波动时，这些波动会通过反馈网络进入调节器回路，有时甚至可能导致调节器的自激振荡，进而产生无法预料的附加纹波。这种纹波电压的频率通常是不固定的，特别是在开关直流电源中，调节器参数选择的不当往往会导致输出纹波的显著增大。