1.明确DCDC输出纹波主要来源于哪里
以最典型的BUCK降压DCDC为例,输出纹波主要由三部分组成:
所以减小纹波的核心就是:
减小电感纹波电流、降低输出电容ESR/ESL、优化布局、降低高频开关噪声耦合。
2.增大输出电容
最直接的方法是增加输出电容容量。
输出电容越大,输出电压的充放电波动越小:
增加输出电容总容量、采用多个电容并联、使用低ESR陶瓷电、固态电容、钽电容等
3.选用低ESR、低ESL电容
DCDC输出纹波中,很多时候ESR造成的纹波占比很大:

所以应该优先选择:
低ESR陶瓷电容、多颗MLCC并联、大电容+小电容组合。
大电容滤低频、小电容滤高频。
常见做法:
DCDC输出端:10uF / 22uF / 47uF 大电容
靠近负载端:0.1uF / 1uF 高频去耦电容
4.增大电感值,减小电感纹波电流
电感纹波电流越小,输出纹波越小
BUCK电路中电感纹波电流大致为:

但是不能盲目增大电感:
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电感太大,动态响应会变慢
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体积和成本增大
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饱和电流要足够大
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DCR过大会增加损耗和压降
一般设计时,电感纹波电流常取输出电流的20%~40%左右。
5.提高开关频率
提高DCDC的开关频率fs,可以减小纹波 
开关频率越高,输出电容和电感可以更小,纹波也更容易滤除
但也有缺点:
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开关损耗增大
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发热增加
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EMI问题可能更严重
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对PCB布局的要求很高
所以提高频率要综合效率、温升和EMI设计
6.优化PCB布局
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输入电容要靠近芯片VIN和GND:输入电容离芯片太远,会导致开关电流回路变大,引入尖峰和振铃。
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SW节点面积尽可能小:SW节点是高dv/dt、高噪声节点,面积越大辐射和耦合越大的。
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功率回路面积要小 :输入电容→开关管→电感→输出电容→地,短、粗、紧凑
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反馈线远离SW节点:FB反馈线是高阻抗敏感节点,不能靠近电感、SW节点、大电流走线。反馈采样点应取在输出电容后端,必要时用开尔文Kelvin采样。
7.加LC或π 型后级滤波
DCDC输出→磁珠/电感→电容→负载 LC滤波
DCDC输出→电容→磁珠/电感→电容→负载 π 型滤波
但是要注意LC滤波可能引入谐振,必要时加阻尼电阻或选择合适的ESR的电容。
8.对特别敏感的电路,DCDC后面再接LDO
模拟电路中很常见的做法
DCDC负责高效率降压,LDO负责进一步降低纹波和噪声。
例如:
12V → DCDC降到5V → LDO降到3.3V模拟电源
优点:
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纹波更低
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模拟电源更干净
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对ADC精度更好
缺点:
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效率降低
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LDO有压差要求
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发热增加
9.加RC Snubber 抑制SW节点振铃
如果示波器上看到输出纹波中有很尖的高频毛刺,可能不是普通低频纹波,而是SW节点振铃耦合过来的高频噪声。
可以在SW节点加RC Snubber:
SW → R → C → GND
它的作用是吸收高频振铃,降低 EMI 和尖峰噪声。
但RC Snubber会增加功耗,需要根据实测波形调参数,不能随便加。
10.测量方法也会影响纹波
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用示波器测量纹波时,应该使用接地针(探头弹簧地)
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探头靠近输出电容两端测量
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示波器带宽限制在20MHz看低频纹波
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关闭带宽限制看高频纹波
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AC耦合模式