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开关电源模块源工作时,如何克制纹波和减小高频噪声?

标签:开关,开关电源,电源,模块,工作,如何,克制,减小 时间:2019年04月02日 浏览14
【导读】我们最终的目标是要把输出纹波降低到可以忍耐的程度,达到这个目标最根本的解决方法就是要尽量避免纹波的产生,首先要明确开关源纹波的种类和产生缘故原由。   开关电源模块源纹波的产生   我们最终的目标是要把输出纹波降低到可以忍耐的程度,达到这个目标最根本的解决方法就是要尽量避免纹波的产生,首先要明确开关电源模块源纹波的种类和产生缘故原由。   随着SWITCH的开关,电源模块感L中的电源模块流也是在输出电源模块流的有用值高低波动的。所以在输出端也会涌现一个与SWITCH同频率的纹波,一样平常所说的纹波就是指这个。它与输出电源模块容的容量和ESR有关系。这个纹波的频率与开关电源模块源雷同,为几十到几百KHz。   另外,SWITCH一样平常选用双极性晶体管或者MOSFET,不管是哪种,在其导通和截止的时候,都会有一个上升时间和降落时间。这时候在电源模块路中就会涌现一个与SWITCH上升降落时间的频率雷同或者奇数倍频的噪声,一样平常为几十MHz。同样二极管D在反向恢复瞬间,其等效电源模块路为电源模块阻电源模块容和电源模块感的串联,会引起谐振,产生的噪声频率也为几十MHz。这两种噪声一样平常叫做高频噪声,幅值通常要比纹波大得多。   假如是AC/DC变换器,除了上述两种纹波(噪声)以外,还有AC噪声,频率是输入AC电源模块源的频率,为50~60Hz左右。还有一种共模噪声,是因为许多开关电源模块源的功率器件应用外壳作为散热器,产生的等效电源模块容导致的。由于本人是做汽车电源模块子研发的,对于后两种噪声接触较少,所以暂不考虑。   开关电源模块源纹波的测量   基础请求:应用示波器AC耦合 ,20MHz带宽限定 ,拔掉探头的地线。   1,AC耦合是去掉叠加的直流电源模块压,得到正确的波形。   2,打开20MHz带宽限定是防止高频噪声的干扰,防止测出毛病的效果。由于高频成分幅值较大,测量的时候应除去。   3,拔掉示波器探头的接地夹,应用接地环测量,是为了削减干扰。许多部门没有接地环,假如偏差允许也直接用探头的接地夹测量。但在断定是否合格时要考虑这个因素。   还有一点是要应用50Ω终端。横河示波器的材料上介绍说,50Ω模块是除去DC成分,正确测量AC成分。但是很少有示波器配这种专门的探头,大多数情况是应用标配100KΩ到10MΩ的探头测量,影响临时不明确。   上面是测量开关纹波时基础的过细事项。假如示波器探头不是直接接触输出点百度,应当用双绞线,或者50Ω同轴电源模块缆体例测量。   在测量高频噪声时,应用示波器的全通带,一样平常为几百兆到GHz级别。其他与上述雷同。可能不同的公司有不同的测试方法。归根到底第一要明确本身的测试效果。第二要得到客户认可。   关于示波器:   有些数字示波器由于干扰和存储深度的缘故原由,无法准确的测量出纹波。这时应调换示波器。这方面偶然候虽然老的模仿示波器带宽只有几十兆,但体现要比数字示波器好。   泰克公司有专门离开测量上述两种纹波(噪声)的软件,可以看一下参考材料5。同样,关于示波器的接地,电源模块源测试的相干知识,也可以看一下。   开关电源模块源纹波的克制   对于开关纹波,理论上和现实上都是确定存在的。通常克制或削减它的做法有五种:   1 加大电源模块感和输出电源模块容滤波   根据开关电源模块源的公式,电源模块感内电源模块流波动大小和电源模块感值成反比,输出纹波和输出电源模块容值成反比。所以加大电源模块感值和输出电源模块容值可以减小纹波。   同样,输出纹波与输出电源模块容的关系:vripple=Imax/(Co×f)。 可以看出,加大输出电源模块容值可以减小纹波。   通常的做法,对于输出电源模块容,应用铝电源模块解电源模块容以达到大容量的目标。但是电源模块解电源模块容在克制高频噪声方面成果不是很好,而且ESR也比较大,所以会在它旁边并联一个陶瓷电源模块容,来弥补铝电源模块解电源模块容的不足。   同时,开关电源模块源工作时,输入端的电源模块压Vin不变,但是电源模块流是随开关转变的。这时输入电源模块源不会很好地供给电源模块流,通常在靠近电源模块流输入端(以BucK型为例,是SWITcH附近),并联电源模块容来供给电源模块流。   上面这种做法对减小纹波的作用是有限的。由于体积限定,电源模块感不会做的很大;输出电源模块容增长到确定程度,对减小纹波就没有明显的成果了;增长开关频率,又会增长开关丧失。所以在请求比较严酷时,这种方法并不是很好。关于开关电源模块源的原理等,可以参考各类开关电源模块源设计手册。   2 二级滤波,就是再加一级LC滤波器   LC滤波器对噪纹波的克制作用比较明显,根据要除去的纹波频率选择合适的电源模块感电源模块容构成滤波电源模块路,一样平常能够很好的减小纹波。   采样点选在LC滤波器之前(Pa),输出电源模块压会降低。由于任何电源模块感都有一个直流电源模块阻,当有电源模块流输出时,在电源模块感上会有压降产生,导致电源模块源的输出电源模块压降低。而且这个压降是随输出电源模块流转变的。   采样点选在LC滤波器之后(Pb),如许输出电源模块压就是我们所渴望得到的电源模块压。但是如许在电源模块源系统内部引入了一个电源模块感和一个电源模块容,有可能会导致系统不牢固。关于系统牢固,许多材料有介绍,这里不过细写了。   3 开关电源模块源输出之后,接LDO滤波   这是削减纹波和噪声最有用的措施,输出电源模块压恒定,不必要转变原有的反馈系统,但也是成本最高,功耗最高的措施。 任何一款LDO都有一项指标:噪音克制比。是一条频率-dB曲线。   对减小纹波。开关电源模块源的PCB布线也特别很是要害,这是个很赫手的标题。有专门的开关电源模块源PCB 工程师,对于高频噪声,因为频率高幅值较大,后级滤波虽然有确定作用,但成果不明显。这方面有专门的研究,简略的做法是在二极管上并电源模块容C或RC,或串联电源模块感。   4 在二极管上并电源模块容C或RC   二极管高速导通截止时,要考虑寄生参数。在二极管反向恢复期间,等效电源模块感和等效电源模块容成为一个RC振荡器,产生高频振荡。为了克制这种高频振荡,需在二极管两端并联电源模块容C或RC缓冲网络。电源模块阻一样平常取10Ω-100 Ω,电源模块容取4.7pF-2.2nF。   在二极管上并联的电源模块容C或者RC股民微信,其取值要经过重复实验才干断定。假如选用不当,反而会造成更紧张的振荡。   对高频噪声请求严酷的话,可以采用软开关技巧。关于软开关,有许多书专门介绍。   5 二极管后接电源模块感(EMI滤波)   这也是常用的克制高频噪声的方法。针对产生噪声的频率,选择合适的电源模块感元件,同样能够有用地克制噪声。必要过细的是,电源模块感的额定电源模块流要知足现实的请求。比较简略的做法,不再过细诠释。   小结   以上是关于开关电源模块源纹波,总结的一些内容,假如能加些波形就更好了。虽然可能不太全,但对一样平常的利用已经充分了。关于噪声克制西安人事测验,现实中并不确定悉数利用,紧张的是根据本身的设计请求,比如产品体积,成本,开发周期等,选择合适的方法。    

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