开关电源（包含AC/DC转化器、DC/DC转化器、AC/DC模块和DC/DC模块）与线性电源相比较，最杰出的长处是转化功率高，一般可达80%～85%，高的可达90%～97%；其次，开关电源选用高频变压器代替了粗笨的低频变压器，不只分量减轻，体积也减小了，因而使用场景规模越来越广。

  但开关电源的缺陷是因为其开关管作业于高频开关状况，输出的纹波和噪声电压较大，一般为输出电压的1%左右（低的为输出电压的0.5%左右），最好产品的纹波和噪声电压也有几十mV；而线性电源的调整管作业于线性状况，无纹波电压，输出的噪声电压也较小，其单位是μV。

  本文简略地介绍开关电源发生纹波和噪声的原因和丈量方法、丈量设备、丈量规范及减小纹波和噪声的方法。

  开关电源输出的不是纯粹的直流电压，里边有些沟通成分，这便是纹波和噪声构成的。纹波是输出直流电压的动摇，与开关电源的开关动作有关。每一个开、关进程，电能从输入端被“泵到”输出端，构成一个充电和放电的进程，然后构成输出电压的动摇，动摇频率与开关的频率相同。纹波电压是纹波的波峰与波谷之间的峰峰值，其巨细与开关电源的输入电容和输出电容的容量及质量有关。

  噪声的发生原因有两种，一种是开关电源本身发生的；另一种是外界电磁场的搅扰（EMI），它能经过辐射进入开关电源或许经过电源线输入开关电源。开关电源本身发生的噪声是一种高频的脉冲串，由发生在开关导通与截止瞬间发生的尖脉冲所构成，也称为开关噪声。噪声脉冲串的频率比开关频率高得多，噪声电压是其峰峰值。噪声电压的振幅非常大程度上与开关电源的拓扑、电路中的寄生状况及PCB的规划有关。

  开关电源除开关噪声外，在AC/DC转化器中输入的市电经全波整流及电容滤波，电流波形为脉冲，如图17所示（图a是全波整流、滤波电路，b是电压及电流波形）。

  电流波形中有高次谐波，它会添加噪声输出。杰出的开关电源（AC/DC转化器）在电路添加了功率因数校对（PFC）电路，使输出电流近似正弦波，下降高次谐波，功率因数提高到0.95左右，减小了对电网的污染。电路图如图1所示。

  开关电源或模块的输出纹波和噪声电压的巨细与其电源的拓扑，各部分电路的规划及PCB规划有关。例如，选用多相输出结构，可有用地下降纹波输出。

  现在的开关电源的开关频率渐渐的升高；低的是几十kHz，一般是几百kHz，而高的可达1MHz以上。因而发生的纹波电压及噪声电压的频率都很高，要减小纹波和噪声最简略的方法是在电源电路中加无源低通滤波器。

  能够选用金属外壳做屏蔽减小外界电磁场辐射搅扰。为削减从电源线输入的电磁搅扰，在电源输入端加EMI滤波器，如图3所示（EMI滤波器也称为电源滤波器）。

  选用高分子聚合物固态电解质的铝或钽电解电容作输出电容是最佳的，其特点是尺度小而电容量大，高频下ESR阻抗低，答应纹波电流大。它最适用于高功率、低电压、大电流降压式DC/DC转化器及DC/DC模块电源作输出电容。

  例如，一种高分子聚合物钽固态电解电容为68μF，其在20℃、100kHz时的等效串联电阻（ESR）最大值为25mΩ，最大的答应纹波电流（在100kHz时）为2400mArms，其尺度为：7.3mm（长）×4.3mm（宽）×1.8mm（高），其型号为10TPE68M（贴片或封装）。

  若选用一般的铝电解电容作输出电容，标称电压10V、额外电容量100μF，在20℃、120Hz时的等效串联电阻为5.0Ω，最大纹波电流为70mA。它只能作业于10kHz左右，无法在高频（100kHz以上的频率）下作业，再添加电容量也无效，因为超越10kHz时，它已成电感特性了。

  某些开关频率在100kHz到几百kHz之间的电源，选用多层陶电容（MLCC）或钽电解电容作输出电容的作用也不错，其价位要比高分子聚合物固态电解质电容要低得多。

  为减小输出噪声，电源的开关频率应与体系中的频率同步，即开关电源选用外同步输入体系的频率，使开关的频率与体系的频率相同。

  在同一块PCB上或许有多个模块电源一同作业。若模块电源是不屏蔽的、而且靠的很近，则或许彼此搅扰使输出噪声电压添加。为防止这种彼此搅扰可选用屏蔽方法或将其恰当远离，削减其彼此影响的搅扰。

  例如，用两个K7805-500开关型模块组成±5V输出电源时，若两个模块靠的很近，输出电容C4、C2未选用低ESR电容，且焊接处离输出端较远，则有或许输出的纹波和噪声电压遭到彼此搅扰而添加，如图4所示。

  如果在同一块PCB上有能发生噪声搅扰的电路，则在规划PCB时要采纳类似的方法以削减搅扰电路对开关电源的彼此搅扰影响。

  为减小模块电源的纹波和噪声，能够在DC/DC模块的输入和输出端加LC滤波器，如图5所示。图5左图是单输出，图21右图是双输出。

  在表1及表2中列出1W DC/DC模块的VIN端和VOUT端在不同输出电压时的电容值。要注意的是，电容量不能过大而造起动问题，LC的谐振频率有必要与开关频率要错开以防止彼此搅扰，L选用μH极的，其直流电阻要低，避免影响输出电压精度。

  在开关电源或模块电源输出后再加一个低压差线性稳压器（LDO）能大幅度地下降输出噪声，以满意对噪声特别有要求的电路需求（见图），输出噪声可达μV级。

  因为LDO的压差（输入与输出电压的差值）仅几百mV，则在开关电源的输出略高于LDO几百mV就能够输出规范电压了，而且其损耗也不大。

  有源EMI滤波器可在150kHz～30MHz间衰减共模和差模噪声，而且对衰减低频噪声特别有用。在250kHz时，可衰减60dB共模噪声及80dB差模噪声，在满载时功率可达99%。输出纹波衰减器可在1～500kHz规模内减低电源输出纹波和噪声30dB以上，而且能改进动态呼应及减小输出电容。

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