開關電源工作時,如何抑制紋波和減小高頻噪聲?

天津上空的鷹


開關電源所用的電源芯片,一般都是switch開關形式的,通過一定頻率頻繁打開和關斷開關,同時利用電感的儲能特性為負載供電。電感上的電流不是恆定的而是在有效值上下浮動,所以在輸出端也會出現與切換頻率相同的紋波,另外在切換的邊沿會產生尖峰脈衝,這就形成了噪聲。以上是開關電源噪聲和紋波的來源,對於紋波和噪聲比較敏感的負載電路,必須想辦法抑制紋波、減小噪聲後才可使用。一般有如下幾種方式。

1.開關電源後使用LDO降壓芯片

對於低電壓供電的嵌入式主板而言,一般對紋波和噪聲都有比較高的要求,不會直接使用開關電源供電,而是在開關電源後使用性能良好的LDO降壓電源芯片。LDO的轉換效率雖然不佔優勢,但是其紋波和噪聲一般比較小,對於3.3V、1.2V等應用,都是使用LDO作為供電方案。

2.接入RC吸收電路

在使用DC/DC類電源芯片時,都會使用一個快速回復的二極管給輸出構成續流回路,DC/DC類芯片的切換頻率一般都是幾百KHz,頻率比較高。二極管在高速截止時,可能會產生高頻振盪的情況,為了防止這種情況,會在二極管上並聯RC吸收電路,但是對於具體的RC的參數,需要通過實驗確定。

3.加入濾波電路

加如濾波電路是最常使用的濾波方法。由於電感具有阻礙電流變化的特性,所以電感值越大其電流的波動性也就越小,所以加大電感值可以抑制紋波。電容具有儲能作用,電容值越大儲能能力越強,其濾波效果越明顯。所以適當加大電感值和電容值可以抑制紋波和噪聲。

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減小紋波的方法就是在直流輸出端加一個差模濾波電路,一般開關電源都有這個電路,但是效果可能不夠理想。減小高頻干擾比較複雜,需要對電源自身進行屏蔽和對輸入,輸出線做共模濾波,具體內容不是幾句話能說清楚的,可以學習電磁兼容方面的知識。


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