電源適配器的輸出紋波會影響什么性能指標?

電源適配器的輸出紋波是指在輸出電壓中存在的一種周期性的振蕩變化。電源適配器的輸出紋波可以影響多個性能指標，包括功率質(zhì)量、效率、噪聲、電磁兼容性和設(shè)備的可靠性等。

首先，電源適配器的輸出紋波會影響功率質(zhì)量。電源適配器輸出電壓的紋波過大會導(dǎo)致設(shè)備在工作時受到不穩(wěn)定的電源供應(yīng)，從而引起設(shè)備的工作不穩(wěn)定或者產(chǎn)生故障。而電源適配器的輸出紋波越小，設(shè)備在工作時受到的電源供應(yīng)就越穩(wěn)定，能夠有效避免設(shè)備的故障和工作不穩(wěn)定現(xiàn)象。

其次，電源適配器的輸出紋波還會影響適配器的效率。輸出紋波過大會導(dǎo)致適配器在輸出電壓的轉(zhuǎn)換過程中能量的損耗增加，進而降低了適配器的效率。相反，輸出紋波小的電源適配器能夠更高效地將輸入電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的輸出電壓，提高適配器的效率，并減少能量的損耗。

此外，電源適配器的輸出紋波還會對設(shè)備的噪聲產(chǎn)生影響。輸出紋波會反映到設(shè)備的電源線上，并通過設(shè)備的電路傳播到設(shè)備的其他部分，引起電磁干擾和噪聲問題。這些噪聲可能干擾設(shè)備的正常工作，因此，適配器的輸出紋波應(yīng)盡量控制在允許范圍以內(nèi)，以減少噪音對設(shè)備的影響。另外，電源適配器的輸出紋波還與電磁兼容性有關(guān)。輸出紋波過大會增加電源線上的電磁輻射和電磁敏感性，可能導(dǎo)致設(shè)備之間的干擾和不良影響。適配器應(yīng)該滿足相應(yīng)的電磁兼容性標準，以減少輻射和敏感性，確保設(shè)備能夠在互不干擾的環(huán)境下正常工作。

最后，電源適配器的輸出紋波還會影響設(shè)備的可靠性。輸出紋波過大可能會對設(shè)備的電子元件造成損害，使設(shè)備壽命縮短或失效。而較小的輸出紋波能夠減少對設(shè)備元件的損壞，提高設(shè)備的可靠性和壽命。

綜上所述，電源適配器的輸出紋波對功率質(zhì)量、效率、噪聲、電磁兼容性和設(shè)備的可靠性等多個性能指標都有影響。因此，在設(shè)計和選擇適配器時，應(yīng)該注重控制輸出紋波，以確保適配器的性能和設(shè)備的正常工作。

開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制PWM控制IC和MOSFET構(gòu)成，控制開關(guān)管時間比率維持穩(wěn)定的輸出電壓。由于鐵圈匝數(shù)以及鐵芯體積的減少，開關(guān)電源的損耗很低，效率普遍較高，一般都能達到90%的電源效率。再加上其體積小，輸出穩(wěn)定，在很多方面都優(yōu)勢明顯。

但換個角度看，其缺點也很明顯。電路復(fù)雜、電源噪聲大、瞬態(tài)響應(yīng)不足、輸出紋波復(fù)雜、易產(chǎn)生電磁干擾等等問題也是擺在面前的，對于一些低噪聲電路，開關(guān)電源往往無能為力。這些缺點產(chǎn)生于何處，又該如何避免?抑制紋波提高開關(guān)電源整體性能

紋波可能會對電路產(chǎn)生各種危害，而且對電路極其致命。首先紋波一旦產(chǎn)生就容易引起諧波，對電路本身造成危害的同時降低電源效率。較高的紋波則會造成浪涌，直接破壞電路。即便不直接破壞掉電路，也會大大干擾數(shù)字電路的邏輯關(guān)系影響運行。

開關(guān)電源的輸出紋波主要來源于輸出低頻紋波的殘留、與開關(guān)工作相同高頻的高頻紋波、寄生引起的共模紋波噪聲、功率器件開關(guān)超高頻諧振噪聲以及閉環(huán)調(diào)節(jié)控制引起的紋波噪聲。輸出低頻紋波的殘留源于輸出電路的濾波電容容量不理想。抑制這一類紋波的方式相對簡單，通過加大輸出電容或者采用并聯(lián)的方式減小ESR即可。閉環(huán)調(diào)節(jié)控制帶來的紋波直接在調(diào)節(jié)器參數(shù)上做改進，也較容易實現(xiàn)。

與開關(guān)工作相同高頻的高頻紋波出現(xiàn)在使用功率器件對輸入直流電壓進行高頻開關(guān)變換、整流濾波再實現(xiàn)穩(wěn)壓輸出時，主要與開關(guān)電源的變換頻率、輸出濾波器的結(jié)構(gòu)以及參數(shù)相關(guān)。想要抑制也是從開關(guān)電源的變換頻率、輸出濾波器的結(jié)構(gòu)以及參數(shù)入手。加大輸出高頻濾波或者采用多級濾波都能更好地抑制紋波，從開關(guān)電源工作頻率入手則可以通過提高開關(guān)電源工作頻率來提高紋波頻率以減小電感內(nèi)的電流波動。

寄生電容寄生電感存在的地方很多，功率器件和變壓器間存在的寄生電容，導(dǎo)線存在的寄生電感，因寄生而引起的共模紋波噪聲需要采用專門設(shè)計的EMI濾波器來消除(抑制)，選擇反向恢復(fù)性能更好的二極管也是很有用的辦法。

功率器件在開關(guān)過程中產(chǎn)生的超高頻諧振噪聲較為復(fù)雜，不僅與結(jié)電容相關(guān)，和變壓器漏感，開關(guān)電源的分布參數(shù)等等息息相關(guān)。合理的PCB布局在任何時候都是能給予整個電路系統(tǒng)更高穩(wěn)定性的，在解決此類紋波時這是很重要的原則。

減少分布電容是抑制超高頻諧振噪聲一大方向，具體到方法可以通過采用帶屏蔽的襯底減小開關(guān)管與散熱之間的分布電容，或者通過改進繞制工藝和結(jié)構(gòu)盡可能減小繞組間的分布電容。二極管和開關(guān)管的選擇也非常重要，開關(guān)管的結(jié)電容會直接影響到噪聲等級，二極管最好選用軟恢復(fù)特性的，這樣能盡可能減少超高頻諧振噪聲。

另外，溫度變化會使得器件的參數(shù)發(fā)生變化，從而影響紋波，這也需要注意。

開關(guān)電源的EMI損害

EMI在任何電子系統(tǒng)中都會存在，在開關(guān)電源中，三極管和二極管在開關(guān)過程中，上升下降時間內(nèi)電流變化很大，很容易產(chǎn)生射頻能量形成干擾源。在開關(guān)管、二極管、高頻變壓器等元件上，干擾源都是極容易產(chǎn)生，而且開關(guān)電源的EMI信號占有很寬的頻率范圍，并且具有一定的幅度。

我們總會盡可能去抑制EMI，用于抑制EMI的技術(shù)也不在少數(shù)，在開關(guān)電源上常用于EMI控制的濾波技術(shù)、屏蔽技術(shù)、密封技術(shù)、接地技術(shù)都是比較常見的。在開關(guān)管和二極管開斷過程中，由于存在變壓器漏感和線路電感，很容易產(chǎn)生尖峰電壓，通常這種情況下會采取的辦法是使用RC/RCD吸收回路，吸收回路會明顯改善開關(guān)波形。

減小功率開關(guān)管通斷時的du/dt是抑制開關(guān)電源干擾很重要的部分。在開關(guān)電路基礎(chǔ)上增加一個小電感、電容這些諧振元件就能構(gòu)成軟開關(guān)電路。軟開關(guān)電路在開關(guān)過程前后引入了諧振，能消除電壓電流重疊的現(xiàn)象，大大降低開關(guān)損耗和干擾。

小結(jié)

在開關(guān)電源設(shè)計上，紋波和EMI都是對電路產(chǎn)生不良影響的重要因素。而且二者來源極多，分布極廣，如何對二者進行有效抑制是提高開關(guān)電源穩(wěn)定性和效率的關(guān)鍵。