如何降低模块电源的纹波和噪声？方法有哪些？

随着模块电源广泛的应用到各式各样电子设备上，但是电磁环境的愈发复杂和恶劣，使得各行各业对各类设备的纹波噪声也开始越来越关注。本文则主要针对纹波噪声这一问题进行探究，俞霖科技小编来分享减小纹波噪声的一些方法

各行各业对各类设备的纹波噪声也开始越来越关注。本文则主要针对纹波噪声这一问题进行探究，俞霖科技小编来分享减小纹波噪声的一些方法

一、什么是纹波

纹波是由于直流稳定电源的电压波动而造成的一种现象，因为直流稳定电源一般是由交流电源经整流稳压等环节而形成的，这就不可避免地在直流稳定量中多少带有一些交流成份，这种叠加在直流稳定量上的交流分量就称之为纹波。

纹波的成分较为复杂，它的形态一般为频率高于工频（中国是50Hz）的类似正弦波的谐波，另一种则是宽度很窄的脉冲波。对于不同的场合，对纹波的要求各不一样。

纹波就是一个直流电压中的交流成分。直流电压本来应该是一个固定的值，但是很多时候它是通过交流电压整流、滤波后得来的，由于滤波不干净，就会有剩余的交流成分，即便如此，就是用电池供电也因负载的波动而产生波纹。事实上，即便是最好的基准电压源器件，其输出电压也是有波纹的。

可以用示波器来看，就会看到电压上下轻微波动，就像水纹一样，所以叫做纹波。

对于电容器来说，无论是哪一种纹波，只要不是太大，一般对电容器质量不会造成影响。

二、什么是噪声

噪声是指叠加在纹波之上，非连续存在并无规律的电压或者电流尖峰。也就是说噪声指的是叠加在纹波上的杂波，并且噪声的频率并不完全固定统一，存在一定的偶然性。

三、纹波噪声产生的原因和影响:

如果我们想要彻底的解决纹波和噪声，那就需要从根源上了解清楚纹波噪声产生的原因。我们以开关电源为例，通常我们在电源模块的输出端测试到的纹波噪声它的产生原因大致如下:开关器件动作时带来，输入前端带来的低频纹波，线路寄生参数及耦合带来。

这些纹波喝声最终叠加在电源模块的输出，给各种不同的负载进行供电，也带来了一堆的问题，当电源的纹波喝声过大时，它们可能会影响运放的精度，使得整机的精度大幅度下降。在一些音频及视频的系统中，甚至会因为纹波噪声过大，导致图像显示异常、音频工作故障，因此在系统的设计中，降低各个器件的纹波噪声显的尤为重要。

降低纹波和噪声的方法

降低纹波和噪声的方法纹波主要在五个方面：输入低频纹波、高频纹波、寄生参数引起的共模纹波噪声、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纹波噪声。

1、低频纹波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，导致输出低频纹波的残留。交流纹经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变换器的纹波抑制比电压型稍有提高。但其输出端的低频交流纹波仍较大。若要实现开关电源的低纹波输出，则必须对低频电源纹波采取滤波措施。可采用前级预稳压和增大DC-DC变换器闭环增益来消除。

低频纹波抑制的几种常用的方法：

（1）加大输出低频滤波的电感，电容参数，使低频纹波降低到所需的指标。

（2）采用前馈控制方法，降低低频纹波分量。

2、高频纹波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纹波，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纹波的滤波要求。

高频纹波抑制的目的是给高频纹波提供通路，常用的方法有以下几种：

（1）提高开关电源工作频率，以提高高频纹波频率，有利于抑制输出高频纹波

（2）加大输出高频滤波器，可以抑制输出高频纹波。

（3）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纹波噪声。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，可减小输出的共模纹波噪声。

减小输出共模纹波噪声的常用方法：

（1）输出采用专门设计的EMI滤波器。

（2）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纹波。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，引起附加纹波。此纹波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纹波的增大。

这部分纹波可通过以下方法进行抑制：

（1）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纹波增大。

（2）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纹波含量增加.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。

（3）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，对抑制输出电压纹波是有益的。

以上是俞霖科技小编关于降低模块电源的纹波和噪声的方法的分享，目前俞霖科技的HRB W2~20W 系列DC-DC升压变换器基于20MHz带宽再加上滤波电容的情况下测试，纹波和噪声 (滤波后测试)≤150 mV p-p, max，此电源模块输出的参数有50V、100VDC、110VDC、150VDC、200VDC、250VDC、400VDC、500VDC、600VDC、800VDC、1000VDC等，客户在某些需求参数下纹波达不到指标要求的时候，一般建议客户在模块输出端增加滤波电容即可。输出端E2电容可选根据不同的参数进行选择，输出端电容可选10UF/450V或 22UF/200V的电解电容，然后两个进行串联来滤波。