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XL4016减小输出纹波电压的方法

引言 

开关电源具有效率高,输出电压可调范围大、损耗小、体积小、重量轻而得到了广泛的应用。但是在使用过程中,稳定的直流输出电压中常会伴随着交流分量,这些交流分量便是电压纹波。纹波有很多害处,会缩短电器使用寿命或导致电器产生噪声等,所以在做系统设计时,就要将输出纹波电压控制在可接受的范围内。本文以XL4016降压电路为例,简述几种抑制输出纹波电压的方法。

方法1.添加RC吸收电路 

在高速开关电流回路中,要考虑寄生参数,在肖特基二极管反向恢复期间,电路中寄生的等效电感和等效电容构 成一个LC振荡器,产生高频振荡,继而产生毛刺电压。可以通过在芯片SW对GND之间添加RC吸收回路,达到减小输出纹波的目的。电阻R一般取10Ω左右,电容C取1nF以内,图1为添加RC吸收电路的电路图:

图1添加RC吸收电路

图2为没有添加改善措施时输出纹波电压波形,图3是添加RC吸收电路后输出纹波电压波形,其余条件均不改变(测试条件为输入12V,输出5V/5A):

方法2.输出端添加LC滤波 

若需要进一步降低输出纹波电压值,可以通过在输出端添加LC滤波电路,如图4所示:

图4添加LC滤波

图5为没有添加改善措施时输出纹波电压波形,图6为添加LC吸收电路后输出纹波电压波形,其余条件均不改变(测试条件为输入12V,输出5V/5A):

4016图1.jpg

方法3.优化PCB走线,减小寄生参数 

开关电源系统电路中的寄生参数是多数干扰的根本因素,在选取以上任一种改善措施后,进行PCB设计时,一定要根据开关电源布板规则进行,尽可能的缩短开关电流回路面积。就降压电路而言,输入端采用陶瓷电容+电解电容组合使用,陶瓷电容靠近芯片VIN与GND引脚,反馈走线远离开关信号节点,使用 GND走线包围开关信号节点,同时缩短开关电流回路路径,将输入端电容正极靠近芯片VIN引脚,肖特基阴极靠近芯片SW引脚,肖特基阳极靠近输入电解电容负极。


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