如何设计成超低纹波噪音的电源模块

    最近很多用户在电源模块纹波噪音方面的关注度越来越高了，现在从电源设计和外围电路的角度出发，简单分析纹波噪音的产生和降低的方法。纹波噪音是指在直流电流或电压中，叠加在直流稳定量上的交流分量。

    开关电源的输出纹波产生是由输入低频纹波、高频纹波、闭环调节控制、寄生参数引起的共模纹波噪音及功率器件开关过程产生的超高频谐振噪音等5个方面引起的。在不同的应用场合会造成不同的影响，主要影响有容易在用电器上产生谐波、降低其电源的效率、干扰数字电路的工作及影响图像音响设备不能正常工作等。

    低频纹波和输出电路的滤波电容容量有关，电容容量因为不能无限制的增加，导致输出低频纹波的残留。抑制低频纹波的方法主要有加大输出低频滤波的电感电容参数、采用前馈控制降低其分量。抑制高频纹波的方法主要有提高开关电源工作频率、加大输出高频滤波器及采用多级滤波。

    电源模块的功率器件和散热器底板、变压器原副边之间存在寄生电容，导线存在寄生电感。当矩形波电压作用于功率器件时，开关电源的输出端会产生共模纹波噪音，减小控制功率器件、变压器与机壳地之间的寄生电容，并在输出侧加共模抑制电感及电容可减小输出的共模纹波噪声。减小共模纹波噪音还可以采用专门设计的EMI滤波器及降低开关毛刺幅度。

    超高频谐振噪音主要指高频整流二极管反向恢复时二极管结电容、功率器件开关时结电容与线路寄生电感的谐振。抑制方法一般是采用不同的软恢复特性二极管、结电容小的开关管和减少布线长度等措施可以减少谐振噪声。

在电源设计上要实现降低输出纹波要注意以下几点：

1、在PCB走线和布局上，要注意反馈线路应避开磁性元件、开关管及功率二极管，输出滤波电容放置及走线对纹波噪音极为重要。

2、变压器输出绕组并联合理设计，如果设计不合理会产生内部环流，电压波形出现严重的振铃现象，电磁干扰会变严重，甚至可能出现大量发热。

3、在变压器初次级之间加法拉第屏蔽层可收集隔离边界处的噪声电流并转移到原边地，使用的铜箔应为非常薄的铜箔带，避免涡流损耗减小漏感，铜屏蔽层末端不应有电连接，不然会形成磁短路。

4、LC滤波对纹波噪音抑制效果显著，可根据纹波频率选择合适的电感电容值，一般LC中电感采用柱形电感，因为其成本低、体积小。因为柱形电感是开放式磁结构，会对周围会产生严重干扰，可以采用两个电感并排放置，且电流流入方向相反，这样有利于降低其电磁干扰。

    一般来说，纹波噪音都是电源模块厂家在设计时，规定其产品的范围值，用户如需选用低纹波噪音的电源，只需参考产品的参数规格说明书即可。