紋波測量及減弱

紋波簡單來說就是輸出直流之中夾雜的交流成分，我們在電源設(shè)計(jì)中是沒有辦法完全讓紋波消失不見的，能做得就是盡量降低紋波電壓，我們每一款電源對于使用場景的不同，所能接受的紋波范圍也有所不同，例如電源使用于精密測量儀器時(shí)，需要的電壓要非常的精確，這就意味著紋波電壓必須非常的小，這樣才不會讓儀器出現(xiàn)誤動作，一般來說都要做到萬分之三以內(nèi)，有的甚至于做到十萬分的范圍內(nèi)；而對于那些只用于提供電壓的電源來說，可接受的紋波范圍就比較大，比如手機(jī)有些山寨充電器之類的，有時(shí)可放寬到輸出電壓的 5%-10%左右。

我們要對紋波進(jìn)行限制，首先我們要學(xué)會的就是如何測量。

紋波測量基本要求就是一臺示波器，首先將示波器調(diào)至 AC 耦合模式，我們前面說了，紋波就是輸出直流里面的交流成分，所以調(diào)至 AC 耦合的目的就是去掉輸出端里的直流成分，得到準(zhǔn)確的交流波形，如下圖所示：

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接下來就是打開 20MHz 寬帶限制，這樣做得目的是為了防止高頻噪聲干擾，防止測試出錯(cuò)誤的結(jié)果。

然后拔掉探頭的接地夾，直接使用接地環(huán)測量，這個(gè)是為了減小干擾，得到更加精確的測量結(jié)果，對于高精度要求的電源來說，有時(shí)相差 10mV 都會導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)誤動作，所以采用環(huán)地進(jìn)行測試，但是對于一般范圍要求不太嚴(yán)格的產(chǎn)品來說區(qū)別就不大。

?完成以上動作，我們就可以對產(chǎn)品的輸出紋波進(jìn)行測試，為了得到更加精確的測量結(jié)果，我們可以在輸出端接上一個(gè) 0.1-1uF 的瓷片電容并上一個(gè)電解電容，這樣做的目的就是濾除高頻干擾。??

?對于測試出來的紋波，如果超過可接受范圍，那么我們就要采用一些手段進(jìn)行抑制和減弱。

我們最早使用的手段是加大輸出電感和輸出電容，這個(gè)可以對輸出端紋波進(jìn)行減弱，因?yàn)楦鶕?jù)電感內(nèi)的電流波動大小和電感的電感量成反比，而增大輸出電容容量會延緩充電時(shí)間，也就相當(dāng)于減弱紋波；這種方法對紋波的減弱雖然有效，但是作用也是有限的，因?yàn)樵龃箅姼辛烤蛣荼匾龃箅姼械捏w積，而我們電源一直朝著輕量化的方向發(fā)展，所以受體積限制，電感不會做很大，而輸出電容隨著容量的增大，大到一定的程度后濾波效果就幾乎不會有變化，所以，這個(gè)方法的實(shí)用性不是很強(qiáng)。

后來人們就想到使用兩級濾波器來對輸出端進(jìn)行濾波，如下圖所示：

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效果和作用比第一種好很多，但是存在著隱患，那就是要考慮電壓的采樣點(diǎn)選擇，按照上圖所示，如果采樣點(diǎn)選擇 Pa，那么會導(dǎo)致輸出電壓有所降低，如果采樣點(diǎn)選擇在 Pb，由于線路中包含第一級濾波線路，就有可能導(dǎo)致電源進(jìn)入振蕩現(xiàn)象，出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況。

目前在電源領(lǐng)域里最有效的方式就是輸出端接 LDO 濾波，這個(gè)是目前來說削弱紋波噪聲最有效的方式了，唯一的缺點(diǎn)就是成本和功耗比較高，下圖為沒有 LDO 線路（黃色）和接上 LDO 線路（綠色）所測量出來的紋波對比：

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圖中那些毛刺是由于沒有濾除高頻干擾，可以不考慮，所以我們可以很明顯看出，接了 LDO 濾波后，效果非常的明顯，一般來說，接了 LDO 線路后，紋波都會處于 10mv 以下。