1. 前言

最近使用了新项目DCDC 但发现使用时纹波较大 会影响后部设备的工作状态

花时间了解输出纹波形成的原因，并找到改进它的方法

2.纹波形成的原因

首先，了解是什么构成了降压 DC/DC 稳压器输出纹波。

它是一种复合波形

传统上只考虑图 1 中显示的三个主要元素:

通过输出电容器的等效串联电阻 (ESR) 施加电感电流斜坡产生的三角波。

22 μF X5R 陶瓷电容器 ESR 可能仅为 2 mΩ。

考虑到 1 A 电感峰值电流纹波，ESR 2 纹波mV(如果用多个并联电容器较少)。

由输出电容产生的伪正弦重量。

对于与上述要点相同的输出电容器和纹波电流，电容纹波将约为 8 mV(对于多个并联输出电容器，较小)。

输出电容器串联电感(ESL) 两端产生的方形分量。

对于 22 μF X5R 电容器，ESL 约为 0.5 nH，产生约 2 mV 的纹波。

图 1:典型的输出纹波形

然而，我们测量的结果在边缘有一个尖峰，当我们反转图片 2 中显示的电感器时，方波内容会改变极性：

图 2：测量输出纹波

是什么导致了这些不良成分？ 更重要的是，我们能做什么？ 尖峰 当我们选择电感器时，自谐振频率 (SRF) 比稳压器开关频率高，所以一切正常。

让我们重新审视一下——电感器有 SRF，因为它有并联寄生电容器。

将开关电压的快速边缘施加到寄生电容器上，通过电容器产生大电流峰值，然后输出电容器 ESL 两端产生大电压尖峰(见公式 1):

为了降低峰值： 选择寄生电容较小的电感。

找到我们需要的最高电感和额定值SRF 值。较低的电感通常具有较低的寄生电容(较低的额定电流也是如此)

因此不要过度指定电感或额定电流。减小输出电容 ESL。

选择满足我们输出电容要求的最小电容器包装尺寸。并联使用多个较小的电容器意味着每个电容器的 包装尺寸(和 ESL）并联电感器，并联电感器可以减少总 ESL

降低开关节点的瞬态电压 (dV/dt)（增加 t 值)。有些稳压器可能允许直接控制开关节点的边缘，但在更多情况下，我们可以将小电阻与自举电容器串联，以减缓边缘。这会影响效率，所以前两个选项更可取

方波 假设我们选择了经济高效的非屏蔽电感器。未屏蔽(或树脂屏蔽电感器)的磁场可以扩散到组件的物理主体之外。

3 中的模拟图显示了非屏蔽开放式磁鼓电感器和全屏蔽模制电感器的磁场。

图 3:磁场为非屏蔽磁鼓和屏蔽模制电感器

输出电容器放置在电感器旁边。逃生磁场耦合到电容器 ESL (与输出轨道环路耦合较小) 并产生方波分量。

当电感反向时，电感中的电流和磁场反向(就像交换耦合电感中的点)，因此方波分量反向。

3.减少电源输出纹波的方案

减少这种影响：

(1)如果我们使用非屏蔽或半屏蔽电感，选择屏蔽电感来减少这种耦合的漏磁通量 xy 尺寸大但轮廓小的电感会降低气隙高度，从而降低边缘通量。

(2)如上减少输出电容ESL

（3）不要将输出电容器和跟踪器直接放置在磁场最高的电感器旁边。在空间至关重要的情况下， 考虑将电感器放置在电路板的另一侧 与稳压器电路的其他部分相对。这使得输出电容器远离磁场最强的电感器平面。

4.如何测试纹波？

(1)选择 20的示波器带宽MHz，目的是尽量避免数字电路的高频噪声影响纹波测量，保证测量的准确性。

（2）设置耦合方式为交流耦合，我们测试的纹波属于交流信号(用小电压信号来观测纹波，不是测试直流电平).

(3)确保探头接地尽可能短(测量数百个 )mV 的主要原因是接地线太长），尽量使用探头带来的原始测试短针。如果没有测试短针，可以拆除探头的接地线和外壳，露出探头外壳，将自制接地线缠绕在探头外壳上，确保接地线长度小于 1cm。

5.结论

现在我们可以检查输出纹波形并拆卸不同的组件。

通过选择正确的外部无源设备，并在布局上做出一些谨慎的决定，我们仍然可以实现微型、高效的经济解决方案，并优化输出纹波的应用。