POL调节器中的输入纹波和噪声的来源是什么?

电容容量。纹波幅度随着输入电压而变化，在50%占空比下为最大值。下面是公式3：

其中：Ci,min是最小所需陶瓷输入电容；?Vi,pp 是最大允许峰-峰输入纹波电压；fsw是开关频率，而D是上述定义的占空比。

输入电压纹波来源于等效串联电阻ESR，可以按照如下公式4估算：

其中：?Vi,ESR是输入电容器ESR引起的输入电压纹波，ESRi 是输入电容器的ESR，?Ipp 是最大输出电流纹波。

根据这些公式，为了降低输入纹波，可以增加电容或减小输入电容器的ESR。陶瓷电容器通常具有很低的ESR，并且对于输入电压纹波几乎没有影响。

输入滤波电容器承载电流的AC组成部分，大多数纹波电流都会流经已经放置在模块中的陶瓷电容器，然而，AC纹波电流的一部分也来自于输入总线，而输入总线大多数是由外部输入电容器提供的。因而，注意RMS额定电流不要超出所选择的外部电容器。

总体RMS电流ICi,RMS分布在外部和内部输入电容器之间，计算如下公式5：

请留意RMS电流可以通过爱立信电源设计人员(EPD)工具中的同步/相位展开功能来计算。

输出瞬变带来的低频率噪声

当设计使用共享的大容量输入电容器组，并且包括单一或多个POL模块的系统时，第一步是计算输入瞬态电流的幅度，这是通过计算每个POL模块的输出瞬变的反射输入瞬变电流得到的。在计算每个模块的个别输入瞬变之后，将它们相加以得到总体瞬变电流。在计算时，必需确定所有模块的最差情形瞬变组合，并且相应地处理。通过以下公式6计算输入电流瞬变幅度?Ii：

此处：?Ii是输入瞬变电流，?Io 是输出瞬变电流。

接下来，确定在输入电容器上的最大允许电压偏差?Vtr。

这是步骤一计算的峰值瞬变期间的最大允许下降，下述公式7计算最小所需输入电容Ci,tr,min。

此处：Lftotal 是串行滤波器电感加上杂散电感，如果没有使用滤波器电感电感滤波器，便必需把杂散电感 Lsrc,计算在内。

请留意这个公式是计算近似值，它生成的数值应当被认为是绝对最小值。选择电容器数值以满足所需总体电容时，应当考虑温度和DC偏压和纹波电流降额等其它因素的影响，这些因素可能会降低实际的数值。

高频噪声

DC-DC转换器中的高频输入噪声是在高频振铃过程中产生，或者与转换器功率级的寄生元件有关。存储在寄生元件中的能量在开关转换期间振荡或振铃，这类噪声通常为数百MHz。

铝电解和钽电容器具有高等效串联电阻(ESR)值，因此，通常并不适合解耦POL模块的噪声和纹波。然而，它们能够配合陶瓷电容器组合，用于抑制负载瞬变引起的较低频率纹波等其它用途。 对于高频衰减，必需选择针对纹波电流能力并具有低ESL和低ESR的电容器。为了降低模块输入端的高频电压尖峰，在模块的输入端应当放置小封装陶瓷电容器。

在处理高频开关纹波和噪声方面，布局也是很重要的。陶瓷电容器应当尽可能靠近POL调节器，如图4所示，如果需要，在其后面应接着低ESR聚合物和铝电解电容器。

应该通过使用较宽的迹线或形状及并行板，最大限度地减小杂散电感。

由于RMS电流将由多个输入电容器分享，建议挑选在开关频率下，阻抗相比钽电容和/或铝电解电容器低很多的陶瓷电容器。这将确保大部分RMS纹波电流将会流经陶瓷电容器，而不会通过具有高ESR的钽电容器和/或铝电解电容器。

请留意X5R多层陶瓷电容器(MLCC)具有高电容，但是电容会在50%以上的额定电压下显着减小。X7R电容器对比DC电压和温度的典型电容变化如图5和图6所示。可以看到，在-55 °C至 125 °C温度范围，X7R电容器仅仅变化±15%。然后，必需找到在宽温度范围保持稳定性的应用。因此，由于X7R具有良好的温度和电压系数，因而是优选的介电材料。由于碎裂问题，应当避免MLCC大于1210，还必需观察电容器制造商的焊接和处理指令。

图 4. 显示输入电容器的放置的BMR 463模块布局示例

具有超低纹波和噪声的输入DC总线

根据应用，有时设计人员会选择在分布式总线和开关调节器的输入之间插入一个电感器，以防止噪声耦合进入电路板上的其它电路。在这样的情况下，使用一个具有小电感和小电容组合的滤波器，就是最节省成本和空间的最好解耦方法，参见图7。滤波器电路中的电感器增加了输入总线的源电阻，选择电感器的数值时，应当以满足公式1为准则。

图5. X7R电容器对比DC电压的典型电容变化

图6. X7R电容器对比温度的典型电容变化

图7.结合电感器和电容器组合的滤波器的电路图

相位展开

当多个