如何估算開關(guān)電源紋波電壓？

對濾波效果而言，電容的ESL和ESR參數(shù)都很重要，電感會阻止電流的突變，電阻則限制了電流的變化率，這些影響對電容的充放電顯然都不利。優(yōu)質(zhì)的電容在設(shè)計及制造時都采取了必要的手段來降低ESL和ESR，故而橫向比較起來，同樣的容量濾波效果卻不同。

一般對紋波的計算通常是估算

有關(guān)開關(guān)電源紋波的計算，原則上比較復(fù)雜，要將輸入的矩形波進行傅立葉展開成各次諧波的級數(shù)，計算每個諧波的衰減，再求和。最后的結(jié)果不僅與濾波電感、濾波電容有關(guān)，而且與負(fù)載電阻有關(guān)。當(dāng)然，計算時是將濾波電感和濾波電容看成理想元件，若考慮電感的直流電阻以及電容的ESR，那就更復(fù)雜了。所以，通常都是估算，再留出一定余量，以滿足設(shè)計要求。對樣機需要實際測試，若不能滿足設(shè)計要求，則需要更改濾波元件參數(shù)。

以Buck電路為例，電感中電流連續(xù)和斷續(xù)，開關(guān)電源的傳遞函數(shù)完全不同。電流連續(xù)時環(huán)路穩(wěn)定，電流斷續(xù)時未必穩(wěn)定。而電感中電流是否連續(xù)，除與電感量等有關(guān)外，還與負(fù)載有關(guān)。更嚴(yán)重的是，電流是否連續(xù)還與占空比有關(guān)，而占空比是由反饋電路控制的。不僅Buck，其它如Boost以及由基本拓?fù)溲苌鰜淼恼?、反激等也是一樣?/p>

若要求所有可能產(chǎn)生的工作狀態(tài)下都穩(wěn)定，通常要加假負(fù)載以保證Buck電路電感電流總是連續(xù)(對Buck/Boost或反激則保證不會在連續(xù)斷續(xù)之間轉(zhuǎn)變)，或者把反饋環(huán)路時間常數(shù)設(shè)計得非常大(這會在很大程度上降低開關(guān)電源的響應(yīng)速度)。對輸出電壓可調(diào)整的開關(guān)電源(例如實驗室用的0～30V輸出電源)，環(huán)路穩(wěn)定的難度更大。對這類電源，往往要在開關(guān)電源之后再加一級線性調(diào)整。

電解電容的選擇很重要

在輸出端采用高頻性能好、ESR低的電容，高頻下ESR阻抗低，允許紋波電流大。可以在高頻下使用，如采用普通的鋁電解電容作輸出電容，無法在高頻（100kHz以上的頻率）下工作，即使電容量也無效，因為超過10kHz時，它已成電感特性了。