電源模塊在現代生活中無處不在，幾乎所有的現代化電子產品都離不開它，而紋波噪聲也隨之而來。本期我們先聚焦于紋波這一問題。

?紋波

由于電路中濾波電路設計不盡合理，直流電平之上就會附著包含周期且隨機的雜波，這就產生了紋波。1. 紋波的成因

• 開關頻率：DC-DC電源模塊通過高頻開關元件（如MOSFET）來實現電壓轉換，開關元件的開關動作會產生高頻噪聲，這些噪聲會以紋波的形式出現在輸出電壓上。開關頻率越高，紋波的頻率也越高，但其幅度可能會因濾波電路的設計而有所降低。
• 電感和電容的特性：電感和電容是電源模塊中的關鍵元件，它們的性能直接影響紋波的大小。電感的直流電阻（DCR）和電容的等效串聯電阻（ESR）都會對紋波產生影響。電感的DCR越小，電容的ESR越低，紋波的幅度通常越小。
• 布局布線：電源模塊與主電源電路中的敏感元件間距過近，或者布線不合理，都會導致紋波的增加。不合理的布局布線可能會引入額外的噪聲，進一步加劇紋波問題。

圖1 紋波

2. 紋波的影響

• 信號干擾：紋波會干擾電子設備中的信號傳輸，導致信號失真，影響設備的性能和穩定性。例如，在通信設備中，紋波可能會干擾信號的傳輸，導致數據傳輸錯誤。
• 動態響應：過大的紋波會影響電源模塊的動態響應能力，導致設備在負載變化時無法快速穩定輸出電壓。這可能會導致設備在啟動或負載變化時出現瞬間電壓波動，影響設備的正常運行。
• 設備壽命：長期的紋波干擾會加速電子元件的老化，縮短設備的使用壽命。紋波可能會導致元件的熱應力增加，從而加速其老化過程。

3. 降低紋波的策略當負載端出現電源紋波時，可以采取以下幾種策略進行降低：3.1 優化布局布線

• 元件間距：確保電源模塊與主電源電路中的敏感元件保持足夠的間距，避免電磁干擾。
• 布線設計：合理設計電源線和地線，減少線路阻抗，降低紋波的傳播。例如，采用星形接地方式可以有效減少地線噪聲。

3.2 增大電感量

• 在滿足輸出電流需求的前提下，適當增大電感量可以有效降低輸出紋波。然而，電感量的增加也會導致動態響應變差，因此需要在紋波和動態響應之間找到一個平衡點。
• 選擇低直流電阻（DCR）的電感，可以進一步減少紋波的產生。

3.3 優化電容選擇

• 選擇低等效串聯電阻（ESR）的電容，如陶瓷電容或固態電容，可以有效減少紋波。電容的容量和數量也需要根據具體需求進行優化，以達到最佳的濾波效果。

3.4 選擇高質量的電源元件

• 在電源設計階段，選用高質量的開關元件、電感、電容等元件，可以顯著降低紋波的產生。例如，采用高頻開關元件可以減少開關噪聲，從而降低紋波。

3.5 采用合適的電源拓撲結構

• 不同的電源拓撲結構對紋波的抑制能力不同。例如，同步整流拓撲結構可以有效減少開關噪聲，從而降低紋波。

?P系列全工況優選定壓電源

紋波是衡量DC-DC電源模塊性能的關鍵指標之一，也會對電子設備的正常運行造成顯著影響。因此，一款優質的DC-DC電源模塊必須將輸出紋波控制在合理范圍內。ZLG致遠電子基于近二十年的電源設計經驗積累，自主研發設計自主電源IC，打造全工況優選型DC-DC電源，滿足所有工況需求，為用戶提供穩定、優質的供電解決方案。P系列隔離基于自主研發的開關電源芯片ZLG1002，相較于傳統設計，紋波噪聲低至40mV，為用戶打造高可靠性供電環境。還實現了低至5mA的靜態電流，待機功耗僅為25mW，待機如休眠般靜謐，可有效降低待機時能量損失。

圖2P_FLS-1W電源（紋波典型值為50mVp-p）在實際工程應用中，ZLG致遠電子的隔離DC-DC電源系列產品憑借其低紋波噪聲特性以及穩定的輸出性能，為整個系統提供了高可靠性的解決方案。這些產品采用了先進的電源設計技術，如優化的布局布線、高質量的元件選擇和合適的拓撲結構，確保了在各種復雜工況下都能保持低紋波輸出。下一期我們來探討該如何改善噪聲的影響。