电源模块纹波噪声的测试方法

在应用电源模块常见的问题中，降低负载端的纹波噪声是大多数用户都关心的。那么模块的纹波噪声该如何降低?普科科技从纹波噪声的波形、测试方式、模块设计及应用的角度出发，阐述几种有效降低输出纹波噪声的方法。

纹波噪声的常见测量工具是采用示波器+探头的方式

纹波和噪声即：直流电源输出上叠加的与电源开关频率同频的波动为纹波，高频杂音为噪声。

纹波的产生是由开关传递断续的能量引起的，从开关电源的内部设计来着手，可以提高开关管的频率，使每次传递的能量减小从而减小纹波，也可以增大传递能量的电感值L，使电流的突变峰值降低，从而减小纹波的波动幅度。

从模块外部，尤其是在客户端，可以增加输出滤波电容来减小纹波，但不能无限加大电容，因为大多数开关电源模块有最大容性负载限制。

纹波噪声的测试方法

对于中小微功率模块电源的纹波噪声测试，业内主要采用平行线测试法和靠接法两种。其中，平行线测试法用于引脚间距相对较大的产品，靠测法用于模块引脚间距小的产品。

但不管用平行线测试法还是靠测法，都需要限制示波器的带宽为20MHz。

平行线测试法

注1：C1为高频电容，容量为1μF;C2为钽电容，容量为10μF。

注2：两平行铜箔带之间的距离为2.5mm，两平行铜箔带的电压降之和应小于输出电压的2%

靠测法：去除地线夹测试的区别

测试纹波噪声需要把地线夹去掉，主要是由于示波器的地线夹会吸收各种高频噪声，不能真实反映电源的输出纹波噪声，影响测量结果。

输出滤波电容的影响:输出滤波电容的容值、ESR对模块输出的纹波噪声也有直接影响。

电感对纹波噪声的影响:电感的感量及寄生电容对纹波噪声的影响同样显著。一般地，感量大时对纹波抑制作用明显，寄生电容小的电感对噪声抑制效果好。

如果在电源模块选型中，选用低纹波噪声的电源模块，可省去外围电路的搭建。普科科技致力于示波器测试附件配件研发、生产及销售

1、低频纹波噪声

主要是由于开关管开关状态的快速变化导致的。在开关管导通和关断过程中，电流和电压的快速变化会产生低频纹波噪声。这种噪声通常具有较低的频率，但可能对电路性能产生较大影响。

抑制方法：

①加大输出低频滤波的电感和电容参数，使其降低到所需的指标;

②采取前反馈控制方法，降低低频纹波分量。

2、高频纹波噪声

主要是由于开关电源内部电路中的元件参数不匹配或寄生效应导致的。例如，电容器的寄生电感、电阻器的寄生电容等都会产生高频纹波噪声。这种噪声通常具有较高的频率，但幅度相对较小。

抑制方法：

①采用多级滤波;

②加大输出高频滤波器，可抑制输出高频纹波;

③提高开关电源工作频率，以此提高高频纹波频率。

3、共模纹波噪声

是由于开关电源内部电路中的元件之间存在电位差而产生的。当开关电源工作在高频时，电位差会导致电流在元件之间流动，从而产生共模纹波噪声。这种噪声对电路性能和稳定性产生较大影响，需要采取措施进行抑制。

抑制方法：

①采取专门设计的EMI滤波器;

②降低开关刺幅度。

4、超高频谐振噪声

是由于开关电源内部电路中的元件之间存在谐振效应而产生的。当开关电源工作在高频时，元件之间的谐振效应会导致电流和电压的波动，从而产生超高频谐振噪声。这种噪声对电路性能和稳定性产生较大影响，需要采取措施进行抑制。

抑制方法：

①采用软恢复特性二极管;

②使用结电容小的开关管;

③减少布线长度。

5、闭环调节控制引起的纹波噪声

闭环调节控制是开关电源中常用的控制方法之一。然而，闭环调节控制可能会导致开关电源内部电路中的元件参数发生变化，从而产生纹波噪声。这种噪声通常具有较低的频率，但可能对电路性能产生较大影响。

抑制方法：

①在调节器输出增加对地的补偿网络，这是因为该补偿可以抑制调节器自激引起的纹波增大问题;

②合理选择闭环调节器的开环放大倍数和参数，最好根据负载状况调节;

③在反馈通道中不增加纯滞后滤波环节，这样做的好处是可以使延时滞后降到最低，以此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。