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開關穩壓器基礎
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升壓型DC-DC轉換器的輸出紋波電壓波形
改變電感值對輸出紋波電壓的影響
輸出電流的變化對紋波電壓的影響
本文介紹第二個主題：“工作條件對升壓型DC-DC轉換器輸出紋波的影響”。
降壓型DC-DC轉換器與升壓型DC-DC轉換器的輸出紋波差異
工作條件對升壓型DC-DC轉換器輸出紋波的影響
關于升壓電源輸出紋波電壓的波形和大小的依賴性，將分“升壓型DC-DC轉換器的輸出紋波電壓波形”、“改變電感值對輸出紋波電壓的影響”和“輸出電流的變化對紋波電壓的影響”三部分進行解釋說明。
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降壓型DC-DC轉換器的輸出紋波電壓波形由于充放電電流以三角波狀線性增減而呈圓弧形。對于升壓型DC-DC轉換器而言，充電電流是梯形的，放電電流是方形恒流狀態的。恒流充電產生的電壓是三角波狀的電壓。
但是，從充電到放電、以及從放電到充電的轉換過程中電流變化速度比降壓型要快得多。由于電流的變化速度非常快，電容器的ESL分量中會產生尖峰狀的微分電壓，高頻噪聲分量變得非常大。該尖峰狀噪聲的頻率分量是非常高的頻率，以輸出電容器所用的數十μF級的大容量電容器的頻率特性，是無法消除的。
要想消除數十MHz頻段的高頻噪聲，需要在最靠近高邊開關輸出端的位置連接0.1μF以下的高頻特性優異的小型小容量陶瓷電容器，以將高頻噪聲旁路。
對于降壓轉換器而言，提高電感值可以使電感紋波電流減小，從而降低輸出電容器的充放電電荷量，最終使輸出紋波減小。
因此，如果需要低噪聲電源，在設計時就需要較大的電感值。對于升壓轉換器來說，提高電感值也會減小電感紋波電流。這會使對于輸出電容器的充電電流脈沖峰值變小，但由于平均電流值不變，因此對電容器充放電的電荷量也不會發生變化。
所以，升壓轉換器即使通過提高電感值來減小電感紋波電流，紋波電壓也不會減小，電感值的大小對紋波電壓的大小沒有影響。當電感值減小時，充電時的電流變化量會變大，使充電時的電壓波形呈圓弧狀，但在放電時，由于電感電流對紋波電壓沒有影響，所以電壓波形呈隨負載電流線性下降的形狀。
額定電流相同的電感器，提高電感值會增大電感器的物理尺寸，成本會更高。當負載電流變化時，需要增加或減小電感電流來跟隨其變化，但如果紋波電流較小，則電感電流的增減變化速度也會較緩慢。
因此對負載電流增減變化的跟隨速度也會變慢。考慮到降低成本和負載瞬態響應特性，升壓型DC-DC轉換器的電感值應該越小越好。
接下來我們來了解一下紋波電壓對負載電流大小的依賴性。對于降壓型DC-DC轉換器而言，即使輸出電流發生變化，紋波電壓也不會變化，但升壓型DC-DC轉換器則不同，其紋波電壓對輸出電流的依賴性很強。
當負載電流IOUT較大時，充電脈沖峰值也較高，對CO的充放電電流會增加，紋波電壓也會變大；但當負載電流IOUT較小時，對CO的充放電電流減少，紋波電壓也會變小，在無負載時幾乎為0。
升壓轉換器的紋波電壓與輸出電流幾乎成正比地增加或減少，因此需要確認紋波電壓的大小在最大負載電流時是否會引起問題。
當負載電流進一步減小變為無負載狀態時，輸出電容器不再放電，電壓不再下降，因此不再需要能量供給，開關工作變為停止狀態。由于輸出電容器沒有充放電，因此電壓不會波動，輸出紋波電壓變為零。
實際上，即使在無負載狀態下，受流過電壓設置電阻等的電流影響，電壓也會漸漸下降，因此負載電流有時也會使用開關以恢復下降的電壓。此時，低邊開關在最短的時間內進行開關動作，以提供最小的能量，提供的電荷量會而導致電壓上升，并會跳過下一次開關動作，直到電壓下降到一定值的程度。即使在無負載的狀態下，該動作也會產生很小的紋波電壓。
在輕負載時，開關動作帶來的電源電路自身功耗會變得大于輸出功率，導致效率變差。為了改善這一點，有些產品具有稱為“輕負載模式”的功能，利用該功能，可以切換到工作模式以改善輕負載時的效率。
不是在輕負載時以最短導通時間進行開關動作，而是通過延長導通時間以增加1次開關的能量。通過增加對輸出電容器的充電量，提高電壓上升程度，延長到電壓下降時所需的時間，從而延長開關周期。
這樣可以大大減少開關次數，從而減少自身功耗，因此可提高輕負載時的效率。但是，需要注意的是，采用這種控制方式時，會因每次開關的充放電量增加而導致紋波電壓變大。
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