關(guān)于減小輸出紋波電壓辦法

【關(guān)鍵字】紋波電壓，減小紋波電壓

【引言】由于電路中存在電感，MOS，二極管等開關(guān)器件，同時(shí)PCB上的走線存在寄生電感，寄生電容等參數(shù)，在開關(guān)器件工作的同時(shí)，會(huì)在地平面或者輸出的正端平面上產(chǎn)生一定的波動(dòng)，這個(gè)就是我們常說的輸出紋波電壓。通常輸出的紋波頻率是和開關(guān)器件的頻率保持一致，同時(shí)紋波電壓是交流信號，輸出紋波太大有很大的弊端，會(huì)導(dǎo)致器件壽命縮短或者導(dǎo)致器件損壞，所以在電源設(shè)計(jì)之初就要限定輸出紋波電壓在一定的范圍內(nèi)。如下是我們OC5800L案例分析減小紋波電壓的辦法。

【辦法和措施】

方法1、優(yōu)化PCB的布線，減小環(huán)路面積，減小PCB寄生參數(shù)

任何板子都會(huì)存在寄生參數(shù)，包括走線的寄生阻抗，走線的寄生電感，線與線之間的寄生電容效應(yīng)，過孔的寄生電容和寄生電感等。所以在PCB走線開始之初要先進(jìn)行元器件的布局，要根據(jù)開關(guān)電源的布線規(guī)則，盡可能減小功率環(huán)路的面積，OC5800L的功率環(huán)路走線包含兩條通路。

MOS管導(dǎo)通環(huán)路為VDC+→VIN引腳→R1→L1→EC2→負(fù)載(黑色粗線)，此環(huán)路為電感充能環(huán)路。

MOS管關(guān)閉環(huán)路為D6→L1→R1→負(fù)載(藍(lán)色粗線)，此環(huán)路為電感放電環(huán)路。

輸入電容EC1盡可能靠近VIN腳，同時(shí)可在EC1上并聯(lián)104瓷片電容，減小引入到芯片內(nèi)部的紋波。

輸出電容使用LOW ESR的電容，如用大容量的電解并聯(lián)陶瓷電容（成本相對較低），或者使用鉭電容并陶瓷電容（成本高），并且輸出電容的容量越大，輸出的紋波值也會(huì)越低。

開關(guān)節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的面積盡可能小，走線要粗，同時(shí)用地包絡(luò)開關(guān)節(jié)點(diǎn)。

反饋VFB1,VFB2的四個(gè)采樣電阻要和芯片在同一層，并且遠(yuǎn)離開關(guān)節(jié)點(diǎn)走線和開關(guān)器件。

肖特基二極管D6陽極要靠近輸入電容的負(fù)極，同時(shí)D6的陰極要靠近芯片的7.8腳，并且盡可能不要走過孔。

圖1：OC5800L電路圖

方法2、電路中增加吸收RC吸收網(wǎng)絡(luò)

如上已經(jīng)提到寄生參數(shù)對輸出紋波電壓的影響，而肖特基二極管也存在寄生參數(shù)，并且在高頻開關(guān)電流回路中，所以在二極管反向恢復(fù)期間，寄生電感和電容會(huì)形成LC振蕩，產(chǎn)生高頻振蕩，繼而產(chǎn)生尖峰毛刺電壓，寄生參數(shù)越大，產(chǎn)生的尖峰電壓會(huì)越高，并且在示波器上測試時(shí)可以測試到是和開關(guān)頻率一致的，開關(guān)在導(dǎo)通和關(guān)斷的瞬間會(huì)產(chǎn)生毛刺電壓。為了減小這個(gè)尖峰毛刺紋波電壓，可在外部二極管D6的對地并聯(lián)RC網(wǎng)絡(luò)，通常電阻R= 10歐，電容C≤1nF,圖 2為添加RC吸收電路的電路圖：

圖2：OC5800L增加RC吸收電路

方法3、輸出增加LC電路，組成LC濾波器

若需要進(jìn)一步改善輸出紋波的大小，可以采用LC濾波器，在輸出端增加一級濾波電感和電容進(jìn)行濾波，以達(dá)到輸出紋波最優(yōu)的效果，電感常規(guī)選擇L1=22~33uH，EC3=100~220uF

圖3：OC5800L增加LC濾波電路

用OC5800L，輸入60V，輸出5V2A下，用不加LC和增加LC兩種測試辦法對比測量，其他參數(shù)條件不改變，增加L2,EC3濾波參數(shù)后的對比數(shù)據(jù)如下：

圖4不加LC濾波紋波電壓ΔVpp=104mV  圖5加LC濾波紋波電壓ΔVpp=40.8mV