【導讀】所有隔離式DC/DCzhuanhuanqidoujuyouchanshengdianzaoshengdekaiguanqijian。gonglvkaiguanqijiandaiganxingfuzaishi，birubianyaqi，jiuyidingbimianbulehegonglvkaiguanqijiandejishengdianganhuodianrongchanshengxiezhendeqingkuang。zaijibaihezidezhongdengkaiguanpinlvxiagongzuodeDC/DC轉換器可產生高達20MHz的噪聲。

這(zhe)種(zhong)高(gao)頻(pin)幹(gan)擾(rao)完(wan)全(quan)滲(shen)透(tou)在(zai)整(zheng)個(ge)轉(zhuan)換(huan)器(qi)中(zhong)，在(zai)走(zou)線(xian)與(yu)走(zou)線(xian)之(zhi)間(jian)穿(chuan)梭(suo)，通(tong)過(guo)器(qi)件(jian)內(nei)的(de)耦(ou)合(he)電(dian)容(rong)從(cong)輸(shu)入(ru)到(dao)輸(shu)出(chu)之(zhi)間(jian)跳(tiao)躍(yue)。此(ci)外(wai)，輸(shu)出(chu)端(duan)的(de)脈(mai)衝(chong)能(neng)量(liang)的(de)流(liu)動(dong)，在(zai)輸(shu)出(chu)端(duan)口(kou)呈(cheng)現(xian)出(chu)輸(shu)出(chu)紋(wen)波(bo)和(he)噪(zao)音(yin)，同(tong)時(shi)該(gai)噪(zao)音(yin)和(he)紋(wen)波(bo)被(bei)變(bian)壓(ya)器(qi)反(fan)射(she)到(dao)輸(shu)入(ru)端(duan)，形(xing)成(cheng)原(yuan)邊(bian)的(de)紋(wen)波(bo)電(dian)流(liu)。該(gai)脈(mai)衝(chong)電(dian)流(liu)在(zai)任(ren)何(he)的(de)感(gan)性(xing)元(yuan)件(jian)中(zhong)會(hui)產(chan)生(sheng)低(di)頻(pin)電(dian)壓(ya)

，例(li)如(ru)輸(shu)入(ru)和(he)輸(shu)出(chu)的(de)導(dao)線(xian)
、PCB走線的長度、guokonghuoqijianyinjiao。jinguankeyitongguozaidianyuandeyuanbianhefubianzengjiadianronglaijiangdishuruheshuchuduandianyawenbo

，dangongmozaoshenghennanquanbulvdiao，yinweitamenchuxianzaishuruhuoshuchudelianggeduankou，yincilvboqiwufa“察覺”到。（圖1）。 

圖1：DC/DC轉換器的共模噪聲 (節選自DC/DC知識手冊1)

要設計一個非常低紋波和噪聲的電源需要三個獨立的濾波器，每個濾波器分別處理不同的幹擾： 

1: 輸shu出chu紋wen波bo濾lv波bo器qi。該gai濾lv波bo器qi可ke減jian少shao由you變bian壓ya器qi傳chuan輸shu功gong率lv時shi引yin起qi的de脈mai衝chong輸shu出chu紋wen波bo。輸shu出chu電dian容rong需xu要yao吸xi收shou每mei個ge開kai關guan周zhou期qi產chan生sheng的de脈mai衝chong電dian流liu。在zai功gong率lv傳chuan輸shu周zhou期qi的de間jian隙xi時shi間jian，輸shu出chu電dian容rong必bi須xu給gei負fu載zai提ti供gong能neng量liang。輸shu出chu電dian容rong上shang的de電dian壓ya隨sui著zhe每mei個ge開kai關guan周zhou期qi上shang升sheng和he下xia降jiang，因yin而er具ju有you鋸ju齒chi波bo形xing狀zhuang的de圖tu表biao特te征zheng（圖2）。 

圖2：DC/DC轉換器的典型輸出紋波和噪聲波形

功率晶體管每次導通（Vce快速下降）或關閉（Vce快速上升）時由諧振引起的高頻開關噪聲疊加在該鋸齒波上。因此，高頻噪聲與開關周期的波峰和波穀是同步的。 

2: shuruwenbolvboqi。gonglvjingtiguanmeicidaotongshishurudianliuxunsushangsheng，meiciguanbishidianliuhuixunsuxiajiang。shurudianrongshibunenglvchudiejialegongmozaoshengdewenbodianliu
，dandianyuanshuruduandezaoshengtongchanghuidiyushuchuduandezaosheng，zheshiyinweidianyuandeyuanbianshidizukangyuan
，xishoulehenduogaopinlvzaosheng。dianxingdeshurufanshejiaoliuwenbodianliurutu3所示。 

圖3：反射紋波電流

3. 變(bian)壓(ya)器(qi)是(shi)跨(kua)接(jie)在(zai)輸(shu)入(ru)和(he)輸(shu)出(chu)之(zhi)間(jian)的(de)高(gao)阻(zu)抗(kang)源(yuan)，因(yin)此(ci)開(kai)關(guan)噪(zao)聲(sheng)可(ke)以(yi)輕(qing)易(yi)地(di)通(tong)過(guo)變(bian)壓(ya)器(qi)繞(rao)組(zu)之(zhi)間(jian)的(de)層(ceng)間(jian)電(dian)容(rong)耦(ou)合(he)在(zai)變(bian)壓(ya)器(qi)上(shang)。若(ruo)要(yao)降(jiang)低(di)該(gai)噪(zao)聲(sheng)
，可(ke)以(yi)在(zai)隔(ge)離(li)帶(dai)上(shang)安(an)裝(zhuang)一(yi)個(ge)電(dian)容(rong)以(yi)在(zai)輸(shu)出(chu)和(he)輸(shu)入(ru)之(zhi)間(jian)提(ti)供(gong)一(yi)條(tiao)低(di)阻(zu)抗(kang)的(de)路(lu)徑(jing)。 

我們的任務是設計出一個輸出紋波和噪聲小於5mVp-p的隔離電源。在測量非常小的信號和高靈敏度放大器電路或高分辨率信號處理應用中，如24位模數轉換器，就需要這種平滑的電源。 

我們使用了R1ZX-0505 DC/DC轉換器
，輸出經由板載線性穩壓器進行調節，這樣可以提供僅30mVp-p的低噪聲輸出。 

第一步是在-Vout和+ Vin之間添加一個2nF電容。相對於變壓器的100pF耦合電容
，2nF電容的返回路徑提供了更低的阻抗。該器件能大幅度降低輸出噪聲，但對輸入或輸出紋波的影響不大。 

第二步是在輸入和輸出回路中增加電容。兩個10μFMLCC並聯以降低ESR並安裝在輸入和輸出的兩端。結果是輸入和輸出紋波大幅減少

，但輸出端的共模噪聲仍然十分明顯。輸出波形如圖4所示。 

我們現在需要做的就是過濾掉這些高頻開關尖峰，但是它們不容易被濾掉因為它們是共模的幹擾，因此增加更多電容或LC濾波器不會有任何效果。 

圖4：加抑製電容的輸入和輸出紋波波形

我們用共模樣品盒嚐試了不同的共模電感組合，直到找到最佳的解決方案。輸入需要用50uH的扼流圈和一對電容形成Pi型濾波器。即使線性穩壓器的CMRR很高，仍然需要嚴格控製輸入紋波。在輸出端放置一個類似的共模Pi濾波器，但最後發現一個10μH的扼流圈就已足夠了（圖5和圖6）。 

圖五：完整的濾波器設計 

未濾波輸出（僅用C3） 

濾波輸出（帶共模扼流圈） 

圖六：濾波前後的輸出波形（相同比例）

結論: 使用共模濾波器測量滿載時的輸出紋波和噪聲約為2mVp-p。更geng改gai任ren何he器qi件jian的de參can數shu值zhi會hui使shi數shu據ju變bian得de更geng糟zao，因yin此ci這zhe是shi最zui小xiao的de值zhi。完wan整zheng的de濾lv波bo電dian路lu可ke能neng看kan起qi來lai比bi較jiao複fu雜za，但dan是shi要yao想xiang濾lv掉diao所suo有you不bu同tong的de幹gan擾rao源yuan獲huo得de出chu色se的de低di噪zao聲sheng電dian源yuan（-68dB）就必須要這樣設計。濾波電路所使用的器件體積很小，因此僅需占用很小的電路板空間。 

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