功率纹波如何影响电子电路 PCB设计中减少电源纹波的技巧

在PCB设计中如何减少纹波的产生呢？开关电源PCB设计的疏忽会由于电源网络中的纹波而使整个电路瘫痪。如果没有检测到，电源纹波会导致严重的信号完整性问题。

是什么导致电源纹波

电源纹波是由电源的开关特性引起的现象。它通常发生在开关电源中，其中电感和电容会引入由开关频率引起的噪声。由开关频率引入的电源纹波通常会在低频谐振。

但是，低频电源纹波并不是PCB设计人员唯一关心的问题。高频功率纹波或振铃也可以通过电感的寄生电容引入到开关电源的输出中。振铃发生在开关电源的通断转换期间，并通过沿纹波的尖峰来识别。

功率纹波如何影响电子电路

小船毫无问题地在柔和的波浪中巡游。但是，依赖于干净电源的电子电路不能说相同的话。无论是低频还是高频，电源纹波都可能损害电路的功能。

电压走线中存在的波纹可能会导致与相邻电路的串扰。电力线上的高频振铃将耦合到IC上的信号引脚。的确，大多数IC可以容忍一定数量的噪声，但更高频率的噪声超出了电源抑制比。

当开关模式噪声和振铃开始耦合到信号中时，将损害输入读数的准确性。通信信号以及电源纹波会导致信号完整性问题。功率纹波不仅仅是烦人的事。这是一个很严重的问题，可能会使电子电路瘫痪。

如何在PCB设计中减少电源纹波

除非你使用线性电源进行PCB设计，否则你将不得不处理电源纹波。为了减少电源纹波的影响，你必须减小初始峰值和随后的后续纹波的幅度。

这里有一些方便的技巧可以解决设计中的电源纹波。

1.缓冲电路

可以在开关电源中的低端MOSFET的开关节点两端放置一个由电阻器和电容组成的缓冲电路，以减少振铃。两种RC组合均用作阻尼器，吸收MOSFET改变状态时释放的能量。使用缓冲电路有助于减少振铃发出的EMI。

2.引导电阻

引导电阻限制了振铃噪声的初始分支。它放置在与自举电容串联的高端MOSFET栅极的两端。当在PCB设计中添加启动电阻时，MOSFET的充电时间会增加，以抑制初始峰值。你需要对启动电阻的值保持谨慎，因为流过的电流太少会影响开关电源的性能。可以通过限制MOSFET的充电电流来减小纹波。

3.穿心电容

你可能会想到，使用电容来消除纹波是个好主意。但是典型的电容仅有助于滤除低频噪声。为了减少高频纹波，尽量使用穿通电容。穿心电容具有三个端子，可以在高频下产生更好的插入损耗。

当然，最重要的是，相信可靠的仿真工具可以通过庞大的脚新模型参数库准确地对电源和电源纹波进行建模，将大大提高你设计出电源纹波无法克服的电路的几率。

通常，所有上述方法都同时用于为开关电源提供较好性能。作为PCB设计人员，你将希望在不影响电源效率的情况下脚大程度地减小电源纹波。
编辑：hfy