詳細(xì)解析Buck電路開關(guān)電源紋波的有效抑制方法

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盡管對(duì)于ESR的計(jì)算要考慮很多因素，一般情況下，電解電容和若干陶瓷電容并聯(lián)后的等效電阻ESR在十幾到幾十mΩ之間，由此可見ESR是紋波產(chǎn)生的主要因素，并且C取值的增加不會(huì)顯著改變紋波。

2)其次觀察等式右邊的前半部分

如果L或者fs增大，則Vro變小，可以減小紋波，即增大電感的值和提高開關(guān)頻率可以降低紋波。

3)最容易忽略的是輸出電壓和紋波的關(guān)系?？疾霽o對(duì)Vro的變化率。

在所有其他因素都不改變的條件下，將Vro對(duì)Vo求導(dǎo)，可得：

其中：

令

有，

此時(shí)電源輸出的紋波最大。

Vo無(wú)論大于還是小于這個(gè)值，紋波都將減小。由該規(guī)律可以推算輸出電壓調(diào)整的電源模塊的紋波。

4)在實(shí)際工作中，一切可以調(diào)整的因素都是相對(duì)穩(wěn)定的，并且?guī)в幸欢ǖ膶?shí)際工作誤差。因此在考慮開關(guān)頻率、L和C的取值的時(shí)候，要考慮干擾因素，選取受到很多因素影響的一個(gè)折中的結(jié)果。調(diào)整這些取值要考慮其他制約因素，下面列舉一些制約因素，在調(diào)整參數(shù)時(shí)需要注意：

a)提高開關(guān)頻率將使系統(tǒng)功耗增大，電源效率降低，溫度升高，帶來(lái)散熱問(wèn)題。

b)開關(guān)頻率受到開關(guān)管、控制芯片、二極管及其他因素的限制，不能無(wú)限提高。

c)提高L的值會(huì)使電感體積增加，成本增加，而電感的選擇面是比較窄的。

d)無(wú)論是修改L、C或是開關(guān)頻率，都要注意電源的穩(wěn)定性。

通過(guò)上述分析可以得知，降低ESR可以降低紋波干擾，即在實(shí)際通常使用電解和若干瓷片電容并聯(lián)的方法降低輸出C的ESR，進(jìn)而降低紋波干擾。

結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)Buck電路中元器件的計(jì)算公式，推導(dǎo)出紋波電壓、電流的計(jì)算公式。根據(jù)影響因素，對(duì)電感量、電容量的選擇進(jìn)行分析比較，從而得出紋波的抑制方法。然而問(wèn)題并沒有完全解決，下面的問(wèn)題更加值得關(guān)注與了解：

1)各類電解電容和各類薄膜電容的ESR特性是什么；

2)各類電容的ESR受哪些因素的影響；

3)如何估算電容并聯(lián)的ESR；

4)輸出電容的相對(duì)位置對(duì)ESR有何影響。

前兩個(gè)問(wèn)題可以通過(guò)基本的性能實(shí)驗(yàn)求解，第三個(gè)問(wèn)題則需要使用解析和仿真的方法來(lái)進(jìn)行解決，而第四個(gè)問(wèn)題就需要加強(qiáng)基礎(chǔ)和理論深入的研究。