輸出濾波電容的容值、ESR對模塊輸出的紋波噪聲也有直接影響。按圖8所示的P0505FLS-1W測試紋波噪聲。
外部不加外接電容,測試輸出的紋波噪聲,如圖9所示,約為52mV。同樣的輸入、負(fù)載條件下,電源的輸出端放置MLCC,實測電源輸出的紋波噪聲降到不到36mV。
圖8測試用圖
圖9 無外接電容
圖10 外加電容
實際應(yīng)用時,電容除容量、ESR外,建議負(fù)載端的電容在回到電源之前,先匯集到輸出電容,經(jīng)過電容濾波后,再回到電源,從而有效降低紋波噪聲對電路的影響。如圖11所示。
圖11 外部電容的位置
六、電感對紋波噪聲的影響
電感的感量及寄生電容對紋波噪聲的影響同樣顯著。一般地,感量大時對紋波抑制作用明顯,寄生電容小的電感對噪聲抑制效果好。以對紋波抑制為例,測試對電源輸出紋波的影響,測試圖如圖12所示。
圖12 測試電感濾波效果用例
根據(jù)圖12,我們先人為的把產(chǎn)品內(nèi)部的濾波電感短路,只用電容濾波,測得紋波噪聲如圖13所示,紋波峰峰值約50mV。
圖13人為短路內(nèi)部濾波電感的紋波噪聲圖
下一步,在電源外部增加一個LC電路,在相同輸入、負(fù)載條件下,重測紋波噪聲圖,如圖14所示,紋波已接近直線,非常小。
圖14 外加LC的紋波噪聲圖
七、非紋波的震蕩處理
前面介紹了紋波是與開關(guān)電源的工作頻率相關(guān),但是還有另外一種震蕩是與負(fù)載的工作頻率相關(guān)的,如圖15所示。
圖15 負(fù)載工作周期大約1.1s
DC-DC電源模塊給MCU、晶振、WiFi模塊等電路同時供電,WIFI模塊會繼續(xù)周期性的掃描,掃描開啟時,電源模塊電流會增加,使得模塊輸出電壓瞬間會有一個下降;同理掃描關(guān)斷時,模塊輸出電壓會上升突變。
這種模塊輸出電壓的突變,并不是產(chǎn)品本身的紋波噪聲,而是由于負(fù)載電流的突變,釋放了電容電壓。減小這類紋波的最好辦法,是在負(fù)載前段增加π濾波器。
以上簡單從紋波噪聲的圖例、測試方法開始,描述從電源設(shè)計、外部電路應(yīng)用出發(fā),結(jié)合實際測試比較幾種降低紋波噪聲的方法。實際的工程應(yīng)用中還需考慮電容、電感的負(fù)載效應(yīng)、自激影響等,需再做深究。