
开关电源纹波的产生其中一个主要因素在于MOS管的开通关断。因此可以在MOSFET部分设计吸收开关尖峰脉冲的电路。开关尖峰吸收电路有多种。图2为LC吸收电路举例。该方法适用于MOSFET外置的拓扑结构,对于一些内置集成MOSFET的集成模块就无能为力。而且这种吸收电路同样也需要精确计算。

2.2 双路并联叠加法与改进思路
大电流、大功率开关电源的纹波消除可以通过调整MOSFET上控制端PWM的频率,或采用多路叠加的思路。通过调节开关管的控制端PWM的频率也可以实现输出纹波的控制,双路并联的基本思路也是在微调PWM的频率和占空比实现的,开关电源采用双路并联,双路同时提供输出功率,从概念上分为主电源与副电源。主电源有纹波,副电源也有纹波,但是如果使得两个电源占空比为50%,而且相位差180°时,在输出端让两者叠加就会使纹波大大减小,提高性能。如图3,图4所示。

DC1为主电源,DC2为副电源。当DC1开通时,电压电流上升,此时DC2关断。当DC2开通时,电压电流上升,DC1关断。令两者输出相位相差是180°。将输出结果相互叠加,就正好可以使输出纹波相互抵消,这就是双路并联的思路。但是由于负载波动,或者外部噪声因素使得主副电源相位发生变动,相差不再是180°时,反而会使文波幅值、频率加大。因此提出改进方法就是在主电源输出中取出纹波相位信号,将该信号反馈给副电源,让副电源及时纠正相位差,以保持两个电源相位差为180°。
3 仿真与实验结果
开关电源的纹波测试方法大致可分为两种,一种为电压信号,一种为电流信号。测试负载选用与半导体激光器相近的大功率二极管,测试二极管两端的电压信号。纹波电压是叠加在直流电压上的交流小信号,将示波器耦合模式调整为交流耦合,去除直流量的测量。在测试过程中要注意保护示波器探头,避免测试过程中受外界因素干扰。图5为反馈回路的电路图。从输出回路采集纹波信号,将纹波信号放大后反馈回时钟控制端以控制输出纹波相位。时钟的控制可以选取单片机产生PWM,使用单片机的好处在于可以编程实现控制方便简单,但是要采集信号必须采用A/D转换器;同时也可以使用专用的控制芯片,控制芯片控制精度高,响应速度快,但这些芯片成本往往比较高。

输出回路中串联一个小电阻,电流纹波的变化可以从这个小电阻两端电压变化来体现,将这个电压通过差分放大器放大反馈回时钟控制端,使得时钟可以根据这个变化而适时调整两个电源的相位差。图6为双路并联以后的纹波波形,输出电压为12 V,纹波电压峰峰值为0.9 V。图7为加了反馈以后的纹波波形,输出电压为12 V,而纹波减小为0.4 V。实验结果表明这种带有反馈的双路并联电流源在纹波抑制方面具有一定效果。

4 结语
开关电源由于其自身结构必然会产生纹波,在各种应用环境中总是力求纹波无限小。基于电源成本,电路复杂程度,应用场合参数要求不同,各种纹波消除手段均有其优势。除此之外,在其他方面也可以采取各种措施,例如元器件的合理布局,接地技术,屏蔽技术,其他
开关电源拓扑结构等。随着对开关电源的不断探索,性能更高的电源技术必将会被开发出来。在驱动大功率半导体激光器当中,多路并联恒流源具有很高参考价值,本文所提出的纹波抑制方法是一种改进措施,并取得良好效果。