【经验】欧创芯OC5800L案例分析减小纹波电压的办法

时间： 2023-02-02 来源：欧创芯

技术问答

由于电路中存在电感，MOS，二极管等开关器件，同时PCB上的走线存在寄生电感，寄生电容等参数，在开关器件工作的同时，会在地平面或者输出的正端平面上产生一定的波动，这个就是我们常说的输出纹波电压。通常输出的纹波频率是和开关器件的频率保持一致，同时纹波电压是交流信号，输出纹波太大有很大的弊端，会导致器件寿命缩短或者导致器件损坏，所以在电源设计之初就要限定输出纹波电压在一定的范围内。如下是OC5800L案例分析减小纹波电压的办法。

方法1、优化PCB的布线，减小环路面积，减小PCB寄生参数

任何板子都会存在寄生参数，包括走线的寄生阻抗，走线的寄生电感，线与线之间的寄生电容效应，过孔的寄生电容和寄生电感等。所以在PCB走线开始之初要先进行元器件的布局，要根据开关电源的布线规则，尽可能减小功率环路的面积，OC5800L的功率环路走线包含两条通路。

MOS管导通环路为VDC+→VIN引脚→R1→L1→EC2→负载(黑色粗线)，此环路为电感充能环路。MOS管关闭环路为D6→L1→R1→负载(蓝色粗线)，此环路为电感放电环路。

输入电容EC1尽可能靠近VIN脚，同时可在EC1上并联104瓷片电容，减小引入到芯片内部的纹波。输出电容使用LOW ESR的电容，如用大容量的电解并联陶瓷电容（成本相对较低），或者使用钽电容并陶瓷电容（成本高），并且输出电容的容量越大，输出的纹波值也会越低。

开关节点网络的面积尽可能小，走线要粗，同时用地包络开关节点。反馈VFB1，VFB2的四个采样电阻要和芯片在同一层，并且远离开关节点走线和开关器件。肖特基二极管D6阳极要靠近输入电容的负极，同时D6的阴极要靠近芯片的7.8脚，并且尽可能不要走过孔。

方法2、电路中增加吸收RC吸收网络

如上已经提到寄生参数对输出纹波电压的影响，而肖特基二极管也存在寄生参数，并且在高频开关电流回路中，所以在二极管反向恢复期间，寄生电感和电容会形成LC振荡，产生高频振荡，继而产生尖峰毛刺电压，寄生参数越大，产生的尖峰电压会越高，并且在示波器上测试时可以测试到是和开关频率一致的，开关在导通和关断的瞬间会产生毛刺电压。为了减小这个尖峰毛刺纹波电压，可在外部二极管D6的对地并联RC网络，通常电阻R=10欧，电容C≤1nF，图2为添加RC吸收电路的电路图：

方法3、输出增加LC电路，组成LC滤波器

若需要进一步改善输出纹波的大小，可以采用LC滤波器，在输出端增加一级滤波电感和电容进行滤波，以达到输出纹波最优的效果，电感常规选择L1=22~33μH，EC3=100~220μF。

用OC5800L，输入60V，输出5V2A下，用不加LC和增加LC两种测试办法对比测量，其他参数条件不改变，增加L2，EC3滤波参数后的对比数据如下：

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