拋磚引玉,解析降低電源輸出紋波噪聲的八大對策
發(fā)布時(shí)間:2015-12-25 責(zé)任編輯:susan
【導(dǎo)讀】紋波噪聲是衡量電源的重要指標(biāo),一個(gè)高質(zhì)量的電源必須能把輸出紋波噪聲控制在一個(gè)合理的范圍內(nèi)。但通常會(huì)有哪些行之有效的降低紋波噪聲的對策呢?本文拋磚引玉,簡單討論常用的八個(gè)對策。
1.電源PCB走線和布局
反饋線路應(yīng)避開磁性元件、開關(guān)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(guān)重要,如圖1所示,傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中由于到達(dá)每個(gè)電容的阻抗不一樣,所以高頻電流在三個(gè)電容中分配不均勻,改進(jìn)設(shè)計(jì)中可以看出每個(gè)回路長度相當(dāng)即高頻電流會(huì)均勻分配到每個(gè)電容中。
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(yīng)管D級與輸入正之間加RCD
一般選擇場效應(yīng)管的反向恢復(fù)時(shí)間要比二極管D1慢2~3倍,以避免形成直通電流,此電流會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的磁場,可增大輸出噪聲干擾,所以可人為的通過柵極電阻R4來減慢開關(guān)管的開關(guān)速度。為了不影響關(guān)斷速度可以在柵極電阻并聯(lián)一個(gè)二極管D2如圖2所示。
圖2
3.場效應(yīng)管DS端并聯(lián)RC
可以在場效應(yīng)管DS兩端并聯(lián)一個(gè)RC電路也可以有效的降低噪聲干擾如圖2所示,電容C2一般在100P左右,電容值過大會(huì)導(dǎo)致場效應(yīng)管的開關(guān)損耗加大,電阻R2一般選取小于10Ω電阻。
4.輸出二極管兩端并聯(lián)RC
二極管在高速導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí),反向恢復(fù)期間,二極管的寄生電感和電容會(huì)產(chǎn)生高頻振蕩,為了抑制高頻振蕩可在二極管兩端加RC緩沖電路如圖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可以選擇反向恢復(fù)時(shí)間較慢的二極管。
5.輸出加二級LC濾波
LC對噪聲和紋波抑制效果比較明顯,根據(jù)紋波頻率選擇合適電感電容值,但由于柱形電感價(jià)格低體積小的優(yōu)點(diǎn),所以一般LC中電感大都會(huì)選擇柱形電感,然而柱形電感是開放式磁結(jié)構(gòu),對周圍會(huì)產(chǎn)生較嚴(yán)重磁干擾,我們可以采用兩個(gè)電感并排放置,且電流流入方向相反,即有助于引導(dǎo)磁通從一個(gè)磁柱到另一個(gè)磁柱,從而可以降低電磁干擾,如圖3所示。
圖3
6.變壓器初次級之間加法拉第屏蔽層
變壓器的繞組通過高頻電流時(shí),變壓器將變成有效的磁場天線,變壓器繞組又承受跳躍電壓,即變壓器也變成了電場天線,在初次級之間加法拉第屏蔽層可收集隔離邊界處的噪聲電流,并予以轉(zhuǎn)移到原邊地,但銅箔應(yīng)為非常薄的銅箔帶,盡量避免渦流損耗并減小漏感,注意,銅屏蔽層末端不應(yīng)有電連接,否則會(huì)形成磁短路。
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(dá)減小噪聲的目的。
8.變壓器輸出繞組并聯(lián)的合理設(shè)計(jì)
當(dāng)電源輸出電流較大時(shí),通常我們會(huì)采用兩個(gè)繞組并聯(lián)的方式進(jìn)行使用,這兩個(gè)繞組通常分置于原邊繞組內(nèi)外,所以直流阻抗會(huì)略有差異,從而有可能產(chǎn)生內(nèi)部環(huán)流,電壓波形也會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的振鈴,并且電磁干擾會(huì)變的更加嚴(yán)重,以及有可能會(huì)出現(xiàn)意外的大量發(fā)熱,如果輸出繞組一定需要并聯(lián)使用,最好采用如圖4的推薦電路,圖4推薦電路中二極管可以消除兩個(gè)不同繞組的不均勻?qū)е碌呢?fù)面影響。
圖4
小結(jié):
在設(shè)計(jì)電源時(shí),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(guān)電源、電源適配器等,這部分的工作一般都由電源設(shè)計(jì)廠家完成,客戶只需關(guān)注規(guī)格書寫明的輸出紋波噪聲即可。如ZLG的模塊電源,會(huì)標(biāo)出典型的紋波噪聲值,如E_FLS-1W系列,典型值為60mV VP-P。
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