降低開關電源輸出 “紋波與噪聲” 10大招!
發布時間:2020-02-11 責任編輯:wenwei
【導讀】 紋波主要在五個方麵:輸入低頻紋波、高頻紋波、寄生參數引起的共模紋波噪聲、功率器件開關過程中產生的超高頻諧振噪聲和閉環調節控製引起的紋波噪聲。
1 低頻紋波是與輸出電路的濾波電容容量相關。電容的容量不可能無限製地增加,導致輸出低頻紋波的殘留。交流紋經 DC/DC 變換器衰減後,在開關電源輸出端表現為低頻噪聲,其大由 DC/DC 變換器的變比和控製係統的增益決定。電流型控製 DC/DC 變bian換huan器qi的de紋wen波bo抑yi製zhi比bi電dian壓ya型xing稍shao有you提ti高gao。但dan其qi輸shu出chu端duan的de低di頻pin交jiao流liu紋wen波bo仍reng較jiao大da。若ruo要yao實shi現xian開kai關guan電dian源yuan的de低di紋wen波bo輸shu出chu,則ze必bi須xu對dui低di頻pin電dian源yuan紋wen波bo采cai取qu濾lv波bo措cuo施shi。可ke采cai用yong前qian級ji預yu穩wen壓ya和he增zeng大da DC/DC 變換器閉環增益來消除。

低頻紋波抑製的幾種常用的方法:
a、加大輸出低頻濾波的電感,電容參數,使低頻紋波降低到所需的指標。
b、采用前饋控製方法,降低低頻紋波分量。
2 高(gao)頻(pin)紋(wen)波(bo)噪(zao)聲(sheng)來(lai)源(yuan)於(yu)高(gao)頻(pin)功(gong)率(lv)開(kai)關(guan)變(bian)換(huan)電(dian)路(lu),在(zai)電(dian)路(lu)中(zhong),通(tong)過(guo)功(gong)率(lv)器(qi)件(jian)對(dui)輸(shu)入(ru)直(zhi)流(liu)電(dian)壓(ya)進(jin)行(xing)高(gao)頻(pin)開(kai)關(guan)變(bian)換(huan)而(er)後(hou)整(zheng)流(liu)濾(lv)波(bo)再(zai)實(shi)現(xian)穩(wen)壓(ya)輸(shu)出(chu)的(de),在(zai)其(qi)輸(shu)出(chu)端(duan)含(han)有(you)與(yu)開(kai)關(guan)工(gong)作(zuo)頻(pin)率(lv)相(xiang)同(tong)頻(pin)率(lv)的(de)高(gao)頻(pin)紋(wen)波(bo),其(qi)對(dui)外(wai)電(dian)路(lu)的(de)影(ying)響(xiang)大(da)小(xiao)主(zhu)要(yao)和(he)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)的(de)變(bian)換(huan)頻(pin)率(lv)、輸出濾波器的結構和參數有關,設計中盡量提高功率變換器的工作頻率,可以減少對高頻開關紋波的濾波要求。
高頻紋波抑製的目的是給高頻紋波提供通路,常用的方法有以下幾種:
a、提高開關電源工作頻率,以提高高頻紋波頻率,有利於抑製輸出高頻紋波
b、加大輸出高頻濾波器,可以抑製輸出高頻紋波。
c、采用多級濾波。
3 由於功率器件與散熱器底板和變壓器原、副(fu)邊(bian)之(zhi)間(jian)存(cun)在(zai)寄(ji)生(sheng)電(dian)容(rong),導(dao)線(xian)存(cun)在(zai)寄(ji)生(sheng)電(dian)感(gan),因(yin)此(ci)當(dang)矩(ju)形(xing)波(bo)電(dian)壓(ya)作(zuo)用(yong)於(yu)功(gong)率(lv)器(qi)件(jian)時(shi),開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)的(de)輸(shu)出(chu)端(duan)因(yin)此(ci)會(hui)產(chan)生(sheng)共(gong)模(mo)紋(wen)波(bo)噪(zao)聲(sheng)。減(jian)小(xiao)與(yu)控(kong)製(zhi)功(gong)率(lv)器(qi)件(jian)、變壓器與機殼地之間的寄生電容,並在輸出側加共模抑製電感及電容,可減小輸出的共模紋波噪聲。
減小輸出共模紋波噪聲的常用方法:
a、輸出采用專門設計的 EMI 濾波器。
b、降低開關毛刺幅度。
4 超高頻諧振噪聲主要來源於高頻整流二極管反向恢複時二極管結電容、功率器件開關時功率器件結電容與線路寄生電感的諧振,頻率一般為 1-10MHz,通過選用軟恢複特性二極管、結電容小的開關管和減少布線長度等措施可以減少超高頻諧振噪聲。
開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)都(dou)需(xu)對(dui)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)進(jin)行(xing)閉(bi)環(huan)控(kong)製(zhi),調(tiao)節(jie)器(qi)參(can)數(shu)設(she)計(ji)的(de)不(bu)適(shi)當(dang)也(ye)會(hui)引(yin)起(qi)紋(wen)波(bo)。當(dang)輸(shu)出(chu)端(duan)波(bo)動(dong)時(shi)通(tong)過(guo)反(fan)饋(kui)網(wang)絡(luo)進(jin)入(ru)調(tiao)節(jie)器(qi)回(hui)路(lu),可(ke)能(neng)導(dao)致(zhi)調(tiao)節(jie)器(qi)的(de)自(zi)激(ji)振(zhen)蕩(dang),引(yin)起(qi)附(fu)加(jia)紋(wen)波(bo)。此(ci)紋(wen)波(bo)電(dian)壓(ya)一(yi)般(ban)沒(mei)有(you)固(gu)定(ding)的(de)頻(pin)率(lv)。在(zai)開(kai)關(guan)直(zhi)流(liu)電(dian)源(yuan)中(zhong),往(wang)往(wang)因(yin)調(tiao)節(jie)器(qi)參(can)數(shu)選(xuan)擇(ze)不(bu)適(shi)當(dang)會(hui)引(yin)起(qi)輸(shu)出(chu)紋(wen)波(bo)的(de)增(zeng)大(da)。
這部分紋波可通過以下方法進行抑製:
a、在調節器輸出增加對地的補償網絡,調節器的補償可抑製調節器自激引起的紋波增大。
b、合(he)理(li)選(xuan)擇(ze)閉(bi)環(huan)調(tiao)節(jie)器(qi)的(de)開(kai)環(huan)放(fang)大(da)倍(bei)數(shu)和(he)閉(bi)環(huan)調(tiao)節(jie)器(qi)的(de)參(can)數(shu),開(kai)環(huan)放(fang)大(da)倍(bei)數(shu)過(guo)大(da)有(you)時(shi)會(hui)引(yin)起(qi)調(tiao)節(jie)器(qi)的(de)振(zhen)蕩(dang)或(huo)自(zi)激(ji),使(shi)輸(shu)出(chu)紋(wen)彼(bi)含(han)量(liang)增(zeng)加(jia),過(guo)小(xiao)的(de)開(kai)環(huan)放(fang)大(da)倍(bei)數(shu)使(shi)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)穩(wen)定(ding)性(xing)變(bian)差(cha)及(ji)紋(wen)波(bo)含(han)量(liang)增(zeng)加(jia).所以調節器的開環放大倍數及閉環調節器的參數要合理選取,調試中要根據負載狀況進行調節。
c、在反饋通道中不增加純滯後濾波環節.使延時滯後降到最小.以增加閉環調節的快速性和及時性,對抑製輸出電壓紋波是有益的。
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