正确认识DC-DC电源纹波及其一些测量注意事项

所有DC-DC转换器都有输出纹波和噪声。纹波分量是由于输出滤波电容的充放电而产生的，根据不同的拓扑一般它的频率等于工作频率或工作频率的2倍。

叠加在纹波之上的是开关尖峰（噪声），它是由寄生效应在每次开关状态改变时产生的。它出现在每个纹波的波峰或者波谷。开关瞬变的频率通常要比波纹频率高好几个数量级，在MHz的区域。这两者组合形成了输出端的波纹噪音图，通常以毫伏左右的峰峰值来衡量（mVp-p）。

在输出纹波/噪声波形上还叠加了一个由输出稳压电路产生的非常缓慢的震荡。当负载和输入电压恒定时，输出电压将会在一个公差带内以一个几Hz的频率蜿蜒延伸。“震荡”效果是来自于稳压电路的滞后作用，通常规格书的纹波/噪声图会忽略它，因为输出电压精度已经考虑这个问题，因此不再在纹波/噪声部分累述。

一般人们倾向于添加输出电容以减小输出波纹，虽然这样做可以稍稍减小峰峰值，但是要完全滤除纹波是不可能的。事实上，在使用周期控制的转换器中，一些输出波纹对于正确的稳压操作是完全必要的。

这里介绍一个实用小技巧：
一个更有效的降低纹波/噪声的方法是在输出电压后再添加一个线性稳压器。线性稳压器的电源纹波抑制（Power Supplly Ripple Rejection/PSRR）率是非常高的（高达70dB），因此它可以成为非常有效的波纹滤波器。

对于DC-DC电源纹波的测量，如果不清楚干扰源以及他们之间的相互影响，仅仅用一个示波器的标准探头连接到转换器上，然后从显示屏上读取数据，这么做往往是不可靠的。差模（DM）和共模（CM）干扰会影
响读数。

一个简单的示波器探头极大地忽略了差模干扰，因为差模干扰同时出现在两个连接点上并且是均匀的。因此AC测
量时，差模分量不会出现在显示屏上。

另一个AC测量的误差源自于示波器的带宽。现今，示波器具有400MHz以上的输入带宽。但是对规格书进一步研究就会发现通常输出波纹是在20MHz带宽以内测量的。这是一方面是因为20MHz以上的共模分量完全不重要，只需要一个小电容就可以把它过滤掉。另一方面是因为测量本身不应该依赖于示波器的设计。一个示波器如果没有20MHz带宽的限制，那么由于额外的共模干扰，读数总是偏高。

最后，探针本身也可以是误差源。必须注意，探针的连线应该尽可能的短。理想情况下，探针的尖端与电源+引脚相连，环与地端相连。使用接地夹是绝对不允许， 因为地线回路形成了一个天线，它会接收许多外来的噪音。

如果探针的连线不可能很短，那么可以参考使用图3.3中所示的接线方法。阻抗匹配RC元件能
够滤除可能干扰读数的高频反射。

需要注意的是，测量得到的波形被两个50欧姆电阻组成的分压器减半，所以示波器的显示波形应该有2倍的幅值增益。即使有匹配元件，连线也应该尽可能的短。