拋磚引玉,解析降低電源輸出紋波噪聲的八大對策
發布時間:2015-12-25 責任編輯:susan
【導讀】紋(wen)波(bo)噪(zao)聲(sheng)是(shi)衡(heng)量(liang)電(dian)源(yuan)的(de)重(zhong)要(yao)指(zhi)標(biao),一(yi)個(ge)高(gao)質(zhi)量(liang)的(de)電(dian)源(yuan)必(bi)須(xu)能(neng)把(ba)輸(shu)出(chu)紋(wen)波(bo)噪(zao)聲(sheng)控(kong)製(zhi)在(zai)一(yi)個(ge)合(he)理(li)的(de)範(fan)圍(wei)內(nei)。但(dan)通(tong)常(chang)會(hui)有(you)哪(na)些(xie)行(xing)之(zhi)有(you)效(xiao)的(de)降(jiang)低(di)紋(wen)波(bo)噪(zao)聲(sheng)的(de)對(dui)策(ce)呢(ne)?本(ben)文(wen)拋(pao)磚(zhuan)引(yin)玉(yu),簡(jian)單(dan)討(tao)論(lun)常(chang)用(yong)的(de)八(ba)個(ge)對(dui)策(ce)。
1.電源PCB走線和布局
反饋線路應避開磁性元件、開關管及功率二極管。
輸出濾波電容放置及走線對紋波噪聲至關重要,如圖1所(suo)示(shi),傳(chuan)統(tong)設(she)計(ji)中(zhong)由(you)於(yu)到(dao)達(da)每(mei)個(ge)電(dian)容(rong)的(de)阻(zu)抗(kang)不(bu)一(yi)樣(yang),所(suo)以(yi)高(gao)頻(pin)電(dian)流(liu)在(zai)三(san)個(ge)電(dian)容(rong)中(zhong)分(fen)配(pei)不(bu)均(jun)勻(yun),改(gai)進(jin)設(she)計(ji)中(zhong)可(ke)以(yi)看(kan)出(chu)每(mei)個(ge)回(hui)路(lu)長(chang)度(du)相(xiang)當(dang)即(ji)高(gao)頻(pin)電(dian)流(liu)會(hui)均(jun)勻(yun)分(fen)配(pei)到(dao)每(mei)個(ge)電(dian)容(rong)中(zhong)。

圖1
如果PCB是多層板,可以選擇和主電流回路層最近一層覆地,覆地可以有效的解決噪聲問題,注意,盡量保證覆地的完整性。
2.場效應管D級與輸入正之間加RCD
一般選擇場效應管的反向恢複時間要比二極管D1慢2~3倍,以避免形成直通電流,此電流會產生很強的磁場,可增大輸出噪聲幹擾,所以可人為的通過柵極電阻R4來減慢開關管的開關速度。為了不影響關斷速度可以在柵極電阻並聯一個二極管D2如圖2所示。

圖2
3.場效應管DS端並聯RC
可以在場效應管DS兩端並聯一個RC電路也可以有效的降低噪聲幹擾如圖2所示,電容C2一般在100P左右,電容值過大會導致場效應管的開關損耗加大,電阻R2一般選取小於10Ω電阻。
4.輸出二極管兩端並聯RC
二極管在高速導通和關斷時,反向恢複期間,二極管的寄生電感和電容會產生高頻振蕩,為了抑製高頻振蕩可在二極管兩端加RC緩衝電路如圖2所示,電阻R3一般在1Ω~100Ω,電容C3一般在100pF~1nF,如果電源工作頻率較低,效率滿足要求的話,二極管D3可以選擇反向恢複時間較慢的二極管。
5.輸出加二級LC濾波
LC對噪聲和紋波抑製效果比較明顯,根據紋波頻率選擇合適電感電容值,但由於柱形電感價格低體積小的優點,所以一般LC中(zhong)電(dian)感(gan)大(da)都(dou)會(hui)選(xuan)擇(ze)柱(zhu)形(xing)電(dian)感(gan),然(ran)而(er)柱(zhu)形(xing)電(dian)感(gan)是(shi)開(kai)放(fang)式(shi)磁(ci)結(jie)構(gou),對(dui)周(zhou)圍(wei)會(hui)產(chan)生(sheng)較(jiao)嚴(yan)重(zhong)磁(ci)幹(gan)擾(rao),我(wo)們(men)可(ke)以(yi)采(cai)用(yong)兩(liang)個(ge)電(dian)感(gan)並(bing)排(pai)放(fang)置(zhi),且(qie)電(dian)流(liu)流(liu)入(ru)方(fang)向(xiang)相(xiang)反(fan),即(ji)有(you)助(zhu)於(yu)引(yin)導(dao)磁(ci)通(tong)從(cong)一(yi)個(ge)磁(ci)柱(zhu)到(dao)另(ling)一(yi)個(ge)磁(ci)柱(zhu),從(cong)而(er)可(ke)以(yi)降(jiang)低(di)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao),如(ru)圖(tu)3所示。

圖3
6.變壓器初次級之間加法拉第屏蔽層
bianyaqideraozutongguogaopindianliushi,bianyaqijiangbianchengyouxiaodecichangtianxian,bianyaqiraozuyouchengshoutiaoyuedianya,jibianyaqiyebianchengledianchangtianxian,zaichucijizhijianjiafaladipingbicengkeshoujigelibianjiechudezaoshengdianliu,bingyuyizhuanyidaoyuanbiandi,dantongboyingweifeichangbodetongbodai,jinliangbimianwoliusunhaobingjianxiaolougan,zhuyi,tongpingbicengmoduanbuyingyoudianlianjie,fouzehuixingchengciduanlu。
7.降低變壓器漏感
采用三明治繞法可使初次級繞組耦合更加緊密,使漏感得以減小,從而到達減小噪聲的目的。
8.變壓器輸出繞組並聯的合理設計
當dang電dian源yuan輸shu出chu電dian流liu較jiao大da時shi,通tong常chang我wo們men會hui采cai用yong兩liang個ge繞rao組zu並bing聯lian的de方fang式shi進jin行xing使shi用yong,這zhe兩liang個ge繞rao組zu通tong常chang分fen置zhi於yu原yuan邊bian繞rao組zu內nei外wai,所suo以yi直zhi流liu阻zu抗kang會hui略lve有you差cha異yi,從cong而er有you可ke能neng產chan生sheng內nei部bu環huan流liu,電dian壓ya波bo形xing也ye會hui出chu現xian嚴yan重zhong的de振zhen鈴ling,並bing且qie電dian磁ci幹gan擾rao會hui變bian的de更geng加jia嚴yan重zhong,以yi及ji有you可ke能neng會hui出chu現xian意yi外wai的de大da量liang發fa熱re,如ru果guo輸shu出chu繞rao組zu一yi定ding需xu要yao並bing聯lian使shi用yong,最zui好hao采cai用yong如ru圖tu4的推薦電路,圖4推薦電路中二極管可以消除兩個不同繞組的不均勻導致的負麵影響。

圖4
小結:
在設計電源時,有上述八種方式可降低輸出的紋波噪聲,如果選用成品電源,不管是模塊電源、普通開關電源、電源適配器等,這部分的工作一般都由電源設計廠家完成,客戶隻需關注規格書寫明的輸出紋波噪聲即可。如ZLG的模塊電源,會標出典型的紋波噪聲值,如E_FLS-1W係列,典型值為60mV VP-P。
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