开关电源 vs LDO电源---纹波

对于开关电源来说，到底有没有一些方法能够减小它的纹波呢？
看到大家详细的回答，本人首先要说声感谢大家，同时也佩服各位对开关电源的原理的深刻认识。基本上你们的答案就是本人即将要说的了。在这里请允许本人再不胜其烦的总结并补充一下。

说到要找到方法去控制减小纹波，首先肯定要知道开关电源纹波的来源。从上篇文章对开关电源纹波的仿真结果中也可以看到，纹波其实大致上是和开关频率是同频的，之前在任性升降压文章中也提到，在稳态时电压在电感两端满足伏秒平衡，这时电流会在开关过程中上下波动，因此这波动的电流就会形成波动的电压，也就是纹波了。这里要另外补充一点，除了纹波，开关电源还会产生噪声，这是两个不同的概念。噪声一般是由开关切换时，变化的上升时间（或下降时间）激发出的奇数倍频的高频分量，还有就是由于二极管实际上是由电容电感串联的等效电感，在反向导通的瞬间引起的高频谐振。一般是几十MHz，远高于纹波的频率，而且噪声的幅度也较高。

下面就大致总结下几种减小纹波的方法。

既然说到纹波与开关频率和电感的关系，首先从这两方面着手。通过下面几个公式：V=L*△I/△t，输入输出电压与占空比关系公式，以及伏秒平衡公式可以得到下面关于纹波与频率和电感L的公式如下（大家可以自己推导下）：
 
这里可以得到纹波的大小是和电感L和开关频率f是成反比的，因此从理论上认为增加电感值或者提高开关频率都可以减小纹波。另外根据电流I=C*△V/△t，又可以变换出：
 
 又可以得到输出电容与纹波成反比，因此理论上也可以通过增加输出电容的容值来减小纹波。

以上说到的方法，理想是很丰满的，但是现实是比较骨感滴，刚刚肯定的东西立马又几乎要被否定了。因此事实上电感受体积的限制，不可能再做得更大，大的电容又会带来ESR的增大，当然你可以多并几个电容。提高开关频率嘛，上篇讲效率的文章也说了，又会增加损耗。如此一来，得到的好处似乎就不那么明显了。

因此，推出另一种方法，那就是再加一级LC电路（如下图红色所示），其实大家更好理解，我们平时滤除各种高频噪声不都靠它吗。
 
但是该方法也会有一些隐患，我们知道，电源有电压反馈点，多加一级LC后反馈点该放在蓝色的1点还是2点呢？放1点嘛，会导致输出电压降低，原因是多加的电感会有串联电阻，如果放在2点嘛，该电源系统相当于多加一组LC，降低了系统的稳定性。

那还有其他方法吗？还是有的，我们一直在说LDO电源最大的好处恰好是开关电源没有的，那就是纹波小。那如果把两者结合起来使用，会不会有1+1大于2的好处呢？其实还真可以，如下图，把开关电源的输出接到LDO电源的输入，这样的系统的输出电压纹波的确可以做的很好。也规避了LDO电源效率低的缺点。缺点嘛，呵呵，显而易见，成本成本！！！
 
以上列举了几种可以减小纹波的方法，但是每一种解决方案都不会是完美的，或多或少都会伴有一些缺点，具体使用就要看具体的情况了。至于很多网友说到的像在二极管或开关MOS管并联RC电路，二极管后接电感进行EMI滤波，包括使用软开关等，这其实主要是针对高频噪声的，当然也不否认会比较低频的纹波有一定的效果，