DC-DC開關(guān)電源電路紋波分析

紋波是DCDC開關(guān)電源電路一個重要性能指標(biāo)，如何減小紋波呢?本文將給你揭開紋波的真實面目。

紋波通常是指由于DC-DC開關(guān)所引起的，具有一定波動周期規(guī)律的電源波動，典型紋波波形如下圖所示：

紋波的產(chǎn)生原因是多方面的，具體還需要從根本上進(jìn)行分析，下文就以前面《DC-DC開關(guān)電源升降壓原理分析》中提到的BOOST電路為例進(jìn)行分析，BOOST電路簡化結(jié)構(gòu)如下圖所示。

因為是要分析紋波，這里重點分析MOS管開通的狀態(tài)，當(dāng)PWM控制信號控制MOS管打開的一個周期里：

電感兩端電壓：VL=Vin;

電感電壓電流關(guān)系：VL=L*(di/dt)

其中 di=△I，dt=D*T(D為PWM占空比，T為PWM周期，T=1/f);

則Vin=L*(△I/(D*T));

電感量L可表示為：

L=Vin*(D*T)/△I

=Vin*(1-Vin/Vout)*T/△I

=Vin*(1-Vin/Vout)/(△I*f)

由上式可變換推出：

△I=Vin*(1-Vin/Vout)/(L*f)

這里△I就是電流紋波，電流紋波△I與電壓紋波△V之間的關(guān)系為：

△V=△I*RL=Vin*RL*(1-Vin/Vout)/(L*f)

由上式電壓紋波的關(guān)系式可看出，當(dāng)電感量L增大時，電壓紋波減小，反之電壓紋波增大;MOS管開關(guān)頻率越高時，電壓紋波減小，反之電壓紋波增大。但是在實際電路設(shè)計中這兩參數(shù)也不是越大越好，電感L過大會導(dǎo)致開關(guān)電路動態(tài)響應(yīng)性能變差，最終導(dǎo)致開關(guān)電源工作異常;MOS管開關(guān)頻率越高，電路開關(guān)損耗加大，電源效率會降低。所以電感L和開關(guān)頻率f選取需要結(jié)合實際需求，綜合考慮擇優(yōu)選取。