纹波异常的原因竟然是这个！！

我本次调试用的主控IC是来自成都启臣微及深圳思睿达的CR6891A，输出规格12V2A（OCP4A），CR6891A 是一款高集成度、低待机功耗的 CCM+PFM+QR 混合电流模式 PWM控制器，拥有良好的EMI性能。

【应用】音响电源

【规格】12V2A

【问题描述】：纹波异常

          

 

 

客户描述纹波有异常的尖刺，测试输出纹波发现确实有尖刺，总体纹波高达360mV

          

 

 

          

 

 

 

把示波器时间调快，仔细观看纹波的尖刺，看起来像是干扰，又或者是异常的噪声？

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我们先排除干扰源，示波器设置，测试波形是否准确？探头有没有按标准测量？输出端有没有并联电容？以下是测试输出纹波的标准：纹波及噪声在 1.5M 18AWG 处测试，测试端并联 0.1uF/50V 瓷片电容和10uF/50V 电解电容，示波器带宽限制为 20MHz。示波器探头需取掉探针测试，探针可能会引入干扰。

如上图，取掉探针且输出端已经并联了电容后，且拿别的机对比后尖刺依然没有消失，别的样机同样条件测试并没有奇怪的尖峰。于是我尝试增大输入电容以及输出电容，总体纹波会下来，但是尖刺依然存在，究竟是什么原因呢？    

尝试了各种方法（包含飞线改变pcb）之后都没有解决，测量CS波形发现负压较为严重，于是我猜想会不会是变压器的层间电容导致的原因呢?于是我尝试修改变压器，以下是原变压器的参数

我把变压器N2,N3反过来，使得N2能在初次级之间充当一个屏蔽层，减少层间电容和高频噪声的耦合。再次测试

          

 

 

    

改完变压器后发现输出纹波的尖刺完全消失了，纹波总体从360mV减到了180mV，整整小了一半，问题大概率就是因为变压器的层间电容产生的，那么什么是层间电容呢？

1. 层间电容

层间电容是变压器绕组中相邻层之间的寄生电容，它会存储和释放能量。在高频开关电源中，这种电容会与电路中的其他元件（如电感、电阻等）相互作用，影响电路的瞬态响应和稳定性。

2. 对输出纹波的影响

①高频噪声耦合：

层间电容会为高频噪声提供通路，使得开关电源中的高频噪声（如开关管产生的尖峰电压）通过电容耦合到输出端，增加输出纹波。

②谐振效应：

层间电容与变压器的漏感或其他寄生参数可能形成谐振电路。如果谐振频率接近开关频率，会导致谐振噪声放大，进一步增加输出纹波。

③能量传递延迟：

层间电容会存储一部分能量，并在开关过程中释放，可能导致能量传递不够平滑，从而在输出端产生额外的纹波。

3. 如何减小层间电容对输出纹波的影响    

为了降低层间电容对输出纹波的影响，可以采取以下措施：

①优化绕组设计：

增加层间距离，减小层间电容。

采用分层绕制或分段绕制技术，降低寄生电容。

②使用屏蔽层：

在绕组之间加入屏蔽层（如铜箔，铜线），可以有效减少层间电容和高频噪声的耦合。

③选择合适的绝缘材料：

使用低介电常数的绝缘材料，可以减小层间电容。

④优化电路设计：

在输出端增加滤波电容和电感，抑制高频噪声。

采用软开关技术，减少开关过程中的电压和电流尖峰。

⑤控制开关频率：

合理选择开关频率，避免与层间电容和漏感形成的谐振频率重合。

4. 总结

层间电容会通过耦合高频噪声、引起谐振效应以及影响能量传递等方式，对输出纹波产生不利影响。在高频开关电源或对纹波要求较高的应用中，需要通过优化变压器设计、改进电路拓扑以及增加滤波措施来减小层间电容的影响，从而降低输出纹波。