电源纹波噪声的产生和注意事项

开关电源的输出并不是真正恒定的，输出存在着周期性的抖动，这些抖动看上去就和水纹一样，称为纹波。纹波可以是电压波纹或电流纹波。

低频纹波：来自AC输入的周期，电源对输入的抑制比不是完美的，当输入变化，输出也会变化。

高频纹波：来自开关切换的周期，开关电源不是线性连续输出能量，而是将能量组成一个个包来传输，因此会存在和开关周期对应的纹波。

图1；

图2；

纹波和噪声的区别

纹波是由于AC周期或开关周期引起的输出抖动，而噪声是随机耦合到 输出上的高频信号，是不一样的

由于纹波的影响，使得输出的峰值比平均值高，这可能会损坏负载。

电源纹波是什么意思？

电源纹波指标是开关电源模块或者 DC/DC 的一项很重要的参数。

电源纹波可以理解为电源模块包括 VRM 的输出电压的波动，和复杂的供电网络无关，或者说是电源输出的源端的电压的波动。它是围绕着输出的直流电压上下来回波动的周期性信号，但周期和振幅并不是定值，而是随着时间变化，并且不同电源的纹波波形也不一样。

什么是电源噪声？

电源噪声则是指电源模块工作在实际产品系统中，经过供电分布网络将电源能量输送到芯片管脚处，在芯片管脚处的电压的波动，或者简单说是电源输出的末端的电压的波动。

在理想情况下，直流电源不会产生任何噪声。那么噪声是从何而来的呢？ 电源上不可避免会产生热噪声，也就是由电子热扰动所产生的电子噪声，它会形成简单的高斯噪 声。高斯噪声通常不是最大的噪声来源。 直流电源上噪声的主要来源是电源本身的开关噪声以及电路中器件的开关电流所引起的噪声，开 关会产生瞬态电流需求。这种因为开关事件而产生的噪声在时间上可能是随机出现的，但是它们 往往趋向于与系统中的时钟保持一致。

电源噪声从输出端经过供电网路 (PDN) 传输后到芯片管脚除了电源本身的纹波之外可能增加或者耦合进了其它电路部件的干扰比如时钟的串扰，以及电路本身工作过程中带来的其他噪声，典型的比如DDR 总线工作时的 SSN 噪声或者地弹等。

电源纹波的产生

我们常见的电源有线性电源和开关电源，它们输出的直流电压是由交流电压经整流、滤波、稳压后得到的。由于滤波不干净，直流电平之上就会附着包含周期性与随机性成分的杂波信号，这就产生了纹波。

通常电源纹波频率由 MOSFET 切换频率决定，在几百 KHz 到 MHz 级别，时钟串扰带来的电源噪声频率则在几十 MHz 到百MHz 左右，而 SSN 噪声则与总线或者信号传输的切换频率有关，最高可能达 GHz 级别，比如 DDR4 总线切换频率可能达 2 GHz 左右。因此可见电源纹波通常在低频段，而电源噪声则要考虑到更高频段。(MOSFET指金属氧化物半导体场效应晶体管。它是具有MOS结构的场效应晶体管。通常而言,MOSFET是一个三引脚器件,分别是栅极(G)、漏极(D)和源极(S)。)

电源纹波噪声的危害和抑制

纹波是一种复杂的杂波信号，它是围绕着输出的直流电压来回波动的信号，周期和振幅随着时间不断变化，并且不同电源的纹波也各不相同。但是一般来说纹波是有百害而无一利的。

电源中携带的纹波会在电器上产生谐波，降低电源的使用效率。而高频纹波噪声还可能产生浪涌，导致电气设备非正常运行，加速设备老化。在数字电路中，纹波会干扰电路的逻辑关系，给通信、测试和计量带来噪声干扰，影响信号的正常测量，甚至损坏设备。