什么是纹波?如何有效抑制电源纹波?

admin 2025-03-08 175人围观 ,发现115个评论

直流电压波动会产生纹波现象,叠加在直流上的分量称为纹波,在我们平常的应用中DCDC输出电源纹波过大对于正常工作的芯片可能会造成影响,严重的甚至会导致CPU挂机,如:板载DDR颗粒的VDD纹波过大可能会使得CPU对于DDR的数据读写出错,CPU访问到非法地址空间造成芯片的挂机。

电源输出交流纹波可以视为是直流输出叠加一个交流成分;从图中可以看出,纹波中包括了两个交流成分:一个DCDC输出的纹波信号与一个高频噪声的叠加。

在龙芯3A3000手册中对于芯片的电源纹波有明显的规定。

因此对于DCDC输出电压的纹波抑制显得尤为重要。

根据BUCK电路输出纹波计算公式:

减少DCDC输出纹波的几种方式如下:

(1)增大BUCK输出电容:

增大输出电容容量也就是增大了电源系统所存储的能量,当CPU在加载过程中需要大电流提供时,电源平面上较大的电容即可为CPU提供瞬时所需的能量,使得电压波动不大。但是电容的选择也是很重要的,对于小电流电源平面(负载电流3A这种)可能增加些许陶瓷电容即可达到较好的需求,但是对于大电流电源平面(负载电流上百A这种),所增加的电容容量就会变得很大,此时ESR就变成了考虑对象。通常CPU的核心电源都是低压大电流的,一般选择大容量低ESR的高分子铝电解电容,而不选择铝液体电解电容。

铝液体电解电容不同规格ESR如下:

高分子铝电解电容不同规格EESR如下:基本上为mΩ级。

(2)增大电源芯片的开关频率:

提高高频纹波频率,有利于抑制输出高频纹波,但是过大的开关频率容易造成EMI辐射超标,因此开关频率最好还是选择一个合适的值。

(3)增大输出电感:

根据开关电源的公式,电感内电流波动大小和电感值成反比,输出纹波和输出电容值成反比。所以加大电感值可以减小输出电源的纹波。

①增加前馈电容

②选择带有COT控制模式的芯片

(5)优化PCB设计:

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