輸出電壓紋波是開關電源轉換器的一個重要參數。某些負載對供電的電壓紋波非常敏感，而某些Vcore對供電電壓的要求很高，需滿足嚴格的容受范圍。準確測量紋波不容易，特別是對于高頻開關式電源轉換器。
本文將解釋DC-DC轉換器的輸出紋波，并提供有用的設計技巧，以獲得更準確的測量結果。
/ 技巧1：檢查設備和環境雜訊 /
在進行紋波測量之前，需要進行一次環境檢查。將測量探頭尖端連接到探頭的地線，然后將其放置在實驗室桌上，如下圖1所示。設置示波器為最大頻寬，并確保具有足夠的采樣率。
圖1(1) 在LED燈開啟的狀態下進行的測量，顯示出21mVpp的開關雜訊（10:1探頭，500MHz頻寬）
圖1(2) 在LED燈關閉的狀態下進行的測量，開關雜訊降低至10mVpp（10:1探頭，500MHz頻寬）
從上述測量例子可以看出，一個簡單的10:1探頭，在高頻寬設置 (500MHz) 下，其接地環路很容易從環境中接收到雜訊。在進行紋波測量時，必須確保雜訊較大的設備已關閉。/ 技巧2：了解可能期望的紋波信號種類 /
在進行紋波測量時，了解可預期的情況也是有幫助的，因此在將示波器連接到您的電路板之前，進行一些紋波計算或模擬是一個好方式。
(1) 連續導通模式 (CCM) 輸出紋波
對于降壓轉換器（圖2），在連續導通模式 (CCM) 中，橫跨輸出電容器的輸出紋波是由于流經輸出電容器的電感紋波電流引起的。
由于電容器電壓是電容器電流的積分，而在CCM中的電感紋波電流是一個三角波形，因此在CCM中的純電容器紋波電壓由正負的拋物線電壓組成，如下圖3所示。
電感紋波電流 DIL 可以從以下公式計算：
輸出電容器紋波電壓可以從以下公式計算：
這適用于低ESR的多層陶瓷電容MLCC。
如果輸出電容器有一些等效串聯電阻 (ESR)，紋波電壓將會增加，公式：
在使用MLCC電容時，需確保在進行計算時，考慮直流偏壓DC，以獲得有效電容值。
從公式中可以看出，負載電流不在其中。這意味著在降壓轉換器保持在連續導通模式 (CCM) 時，輸出紋波電壓不會隨著負載電流的變化而改變。
(2) 脈沖跳躍模式 (PSM) 輸出紋波
立锜的降壓轉換器系列通常有一個在輕載條件下運行于脈沖跳躍模式 (PSM) 的版本。
當負載電流減少到某個值時，電感紋波電流谷值將達到零。具有PSM模式的零件將開始在二極管仿真模式下工作，這意味著低端 (low-side) MOSFET只會在電感電流的正部分開啟。
在電感電流變為負值時，高端 (high-side) 和低端MOSFET都將關閉，并且開關波形將顯示出一些阻尼振鈴 (damped ringing)，這是由電感和開關節點的寄生電容的共振引起的。
在輸出放電的同時，轉換器將保持在這種低Iq休眠模式中。一旦反饋電壓達到PSM電壓參考閾值，PWM會開啟一段時間TON（見圖4）。
圖4
在輕載條件下的操作中，輸出電壓將在TON和TOFF期間由正三角形電流充電，并在TSLEEP時間內由負載電流緩慢放電，此時兩個MOSFET都關閉。
在PSM模式下的輸出電壓紋波可以通過以下方式進行估算：
對于ACOT®轉換器，在PSM模式下的ON時間類似于CCM模式下的ON時間：
電流模式轉換器通常在PSM期間設定一定的電感峰值電流：
PSM輸出紋波幅度取決于負載電流：當負載增加時，紋波幅度將減小，因為負載電流在TON + TOFF期間也會放電電容器。上述公式適用于非常輕（實際上為零）的負載和單次TON的PSM。
未完待續...
推薦訂閱：免費[ 開關電源寶典 ][ 從0到1設計BUCK ]，付費[ 電壓參數合集 ][ 電流參數合集 ]...
“推薦”與朋友“分享”你的世界??