首先要知道的是他们都是在电源输出中出现的信号波动,但两者存在明显的区别。
一,纹波的产生
电源纹波是指电源输出时,叠加在稳定的直流电源上的交流成分。
这种波动主要是由于电源自身的开关、PWM 调节等因素引起的,其频率一般与电源开关频率或电源输入频率相同。
如下图所示,取某厂芯片手册波形,我们可以知道三个事情,
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输出电压对应的纹波周期和开关电压的周期一致,根据f=1/T,所以纹波的频率和电源开关频率相同;
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输出电压的幅值是纹波的峰峰值,所以我们测试纹波的时候要选择峰峰值VPP;
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我们可以看到CH1通道采用的是AC耦合,也就是交流耦合。
二,噪声
电源噪声则是指电源输出中叠加的一种高频成分,主要来源于板上用电器件的驱动、接收开关变化等因素。
它是一种无规律的、随机的电压或者电流尖峰,其幅度和频率不固定。
如下图所示,我们 看到红色的尖峰就是噪声,这个噪声来源于开关噪声,是由于开关电源的mos管在不断的开关,只要发生开关,那么就会产生很高的尖峰噪声。
由①过程可知,Mos管此时在进行开的动作,经过一段时间后,出现②过程则是Mos管进行关闭的动作。
而且我们能看到,这些噪声尖峰有的很高,有的却很低,这更加说明噪声是没有规律的随机的信号波动。
三,纹波和噪声共异性
上面我们单独分析了一下纹波和噪声,下面我们放在一起横向分析。
开关电源一般存在纹波和高频噪声。
1,我们一般说的纹波是指的是当开关电源的开关,进行开关动作时,在输出电流上有信号的波动,产生的信号会和开关频率相同,一般有几十K到几百KHZ,此时说的开关一般是MOS管,这种纹波称之为电源纹波。
2,我们开关电源的MOS管控制我们电路的导通和截止,这样会存在一个上升和下降时间,导致在上升和下降时间出现一个和开关频率相同或者奇数倍频率的信号浮动,这就是噪声,一般有几十MHZ,所以这种由开关上升下降产生的噪声称之为开关噪声。
可见,噪声一般都比纹波的频率要大得多,
还有两种纹波和噪声,如下,
3,工频噪声,由于我们国家供电工频是50HZ,纹波大多数来源于变压器(50HZ),它的大小取决于整流电路的类型。对于半波整流,50Hz;对于全波整流,是100Hz;对于三相全波整流,300Hz。
4,随机噪声,它是和AC电源开关频率没有关系的,由于现在开关电源都是模块化,后级的直流降压模块噪声很小,所以随机噪声没办法量化,我们测试出来的包含了纹波和噪声。
四,总结
1,纹波,频率与开关频率相同,大小在几百K~几MHZ,一般是开关管开关动作产生,电流对输出电容充放电;
2,噪声,频率随机性,不规律,大小在几十MHZ以上,一般是开关开通和关断,寄生阻容感导致。
3,四种纹波和噪声:电源纹波,开关噪声,工频噪声,随机噪声。