基于纹波注入滤波方案的超小纹波开关电源设计

由图10可知，R11和C26组成了一个三角波发生器，并通过C31将期望的“阻性纹波”信号注入电压反馈引脚FB。这一信号同步于电感电流，将其注入FB端，会让电源芯片内部控制电路“误以为”是输出滤波电容的ESR产生的有用信号，可以“以假乱真”。从而输出电容不再需要ESR，达到减小输出纹波的目的。

C26、R11和C31的计算过程如下：在开关频率(Fsw=250kHz)处，积分电容(C26)的阻抗应远小于分压电阻的阻抗(R_FB=R12//R15)，即;产生期望纹波的电感电流I满足，从而可得积分电阻;耦合电容C31取数倍于C26。以上数值并不是硬性的要求，根据调试情况，可适当调整。

对应的输出纹波波形及开关节点波形如图11所示。由图11可知，纹波注入滤波电路所得到的输出纹波幅度已经减小到了8mV，对应的纹波系数可以小到万分之五以下，满足了智能电能表电源对纹波系数的设计要求(r<0.1%)。事实上，若再加大输出瓷片电容并考虑到测试方法等因素，纹波系数完全可以达到万分之一以下。

相对于C型滤波电路和纹波耦合滤波电路，纹波注入滤波电路虽然结构略微复杂、参数计算稍显繁琐，然而其具有前两种滤波电路无法比拟的优势：

1)滤波效果相当好，纹波系数可以达到万分之一以下;

2)不必考虑ESR的问题，输出滤波电容选型更简单;

3)不必采用电解电容，减小了开关电源的体积，降低了开关电源的温升，有利于提高开关电源的寿命。

4 设计总结

综上所述，C型滤波方案、纹波耦合滤波方案和纹波注入滤波方案各具特点，就设计超小纹波开关电源来说，纹波注入滤波方案的性价比更高。另外，本设计所采用的纹波注入滤波方案虽然是以LM5160为例实现的，实际上，这一滤波方案对电源芯片没有特殊的要求，原则上适用于所有的降压斩波型电源芯片。总之，纹波注入滤波方案电路是一种通用性强、滤波效果好、性价比高的滤波方案，可以轻松设计出超小纹波开关电源。

参考文献：

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[5]吴兵.电磁兼容(EMC)技术培训教材[R].杭州：深圳市赛盛技术有限公司.2015.

本文来源于中国科技核心期刊《电子产品世界》2016年第6期第56页，欢迎您写论文时引用，并注明出处。