DC-DC开关电源电路纹波分析

纹波是DCDC开关电源电路一个重要性能指标，如何减小纹波呢?本文将给你揭开纹波的真实面目。

纹波通常是指由于DC-DC开关所引起的，具有一定波动周期规律的电源波动，典型纹波波形如下图所示：

纹波的产生原因是多方面的，具体还需要从根本上进行分析，下文就以前面《DC-DC开关电源升降压原理分析》中提到的BOOST电路为例进行分析，BOOST电路简化结构如下图所示。

因为是要分析纹波，这里重点分析MOS管开通的状态，当PWM控制信号控制MOS管打开的一个周期里：

电感两端电压：VL=Vin;

电感电压电流关系：VL=L*(di/dt)

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

则Vin=L*(△I/(D*T));

电感量L可表示为：

L=Vin*(D*T)/△I

=Vin*(1-Vin/Vout)*T/△I

=Vin*(1-Vin/Vout)/(△I*f)

由上式可变换推出：

△I=Vin*(1-Vin/Vout)/(L*f)

这里△I就是电流纹波，电流纹波△I与电压纹波△V之间的关系为：

△V=△I*RL=Vin*RL*(1-Vin/Vout)/(L*f)

由上式电压纹波的关系式可看出，当电感量L增大时，电压纹波减小，反之电压纹波增大;MOS管开关频率越高时，电压纹波减小，反之电压纹波增大。但是在实际电路设计中这两参数也不是越大越好，电感L过大会导致开关电路动态响应性能变差，最终导致开关电源工作异常;MOS管开关频率越高，电路开关损耗加大，电源效率会降低。所以电感L和开关频率f选取需要结合实际需求，综合考虑择优选取。