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開關(guān)電源紋波的抑制

發(fā)布日期:2020-06-14 14:48 來源:http://cai94.cn 點(diǎn)擊:

關(guān)于開關(guān)紋波,理論上和實(shí)際上都是必定存在的。通常按捺或削減它的做法有五種:

1 加大電感和輸出電容濾波

依據(jù)開關(guān)電源的公式,電感內(nèi)電流波動(dòng)巨細(xì)和電感值成反比,輸出紋波和輸出電容值成反比。所以加大電感值和輸出電容值可以減小紋波。

相同,輸出紋波與輸出電容的聯(lián)系:vripple=Imax/(Co×f)。 可以看出,加大輸出電容值可以減小紋波。

通常的做法,關(guān)于輸出電容,使用鋁電解電容以達(dá)到大容量的目的??墒请娊怆娙菰诎崔喔哳l噪聲方面效果不是很好,并且ESR也比較大,所以會(huì)在它周圍并聯(lián)一個(gè)陶瓷電容,來彌補(bǔ)鋁電解電容的不足。

同時(shí),開關(guān)電源作業(yè)時(shí),輸入端的電壓Vin不變,可是電流是隨開關(guān)改動(dòng)的。這時(shí)輸入電源不會(huì)很好地供給電流,通常在靠近電流輸入端(以BucK型為例,是SWITcH鄰近),并聯(lián)電容來供給電流。

上面這種做法對(duì)減小紋波的作用是有限的。因?yàn)轶w積約束,電感不會(huì)做的很大;輸出電容添加到必定程度,對(duì)減小紋波就沒有顯著的效果了;添加開關(guān)頻率,又會(huì)添加開關(guān)損失。所以在要求比較嚴(yán)厲時(shí),這種辦法并不是很好。關(guān)于開關(guān)電源的原理等,可以參考各類開關(guān)電源規(guī)劃手冊(cè)。

2 二級(jí)濾波,便是再加一級(jí)LC濾波器

LC濾波器對(duì)噪紋波的按捺作用比較顯著,依據(jù)要除掉的紋波頻率選擇適宜的電感電容構(gòu)成濾波電路,一般可以很好的減小紋波。

采樣點(diǎn)選在LC濾波器之前(Pa),輸出電壓會(huì)下降。因?yàn)槿魏坞姼卸加幸粋€(gè)直流電阻,當(dāng)有電流輸出時(shí),在電感上會(huì)有壓降發(fā)生,導(dǎo)致電源的輸出電壓下降。并且這個(gè)壓降是隨輸出電流改動(dòng)的。

采樣點(diǎn)選在LC濾波器之后(Pb),這樣輸出電壓便是咱們所希望得到的電壓??墒沁@樣在電源體系內(nèi)部引入了一個(gè)電感和一個(gè)電容,有可能會(huì)導(dǎo)致體系不安穩(wěn)。關(guān)于體系安穩(wěn),許多材料有介紹,這里不具體寫了。

3 開關(guān)電源輸出之后,接LDO濾波

這是削減紋波和噪聲最有用的辦法,輸出電壓穩(wěn)定,不需要改動(dòng)原有的反饋體系,但也是成本最高,功耗最高的辦法。 任何一款LDO都有一項(xiàng)目標(biāo):噪音按捺比。是一條頻率-dB曲線。

對(duì)減小紋波。開關(guān)電源的PCB布線也非常關(guān)鍵,這是個(gè)很赫手的問題。有專門的開關(guān)電源PCB 工程師,關(guān)于高頻噪聲,因?yàn)轭l率高幅值較大,后級(jí)濾波雖然有必定作用,但效果不顯著。這方面有專門的研討,簡略的做法是在二極管上并電容C或RC,或串聯(lián)電感。

4 在二極管上并電容C或RC

二極管高速導(dǎo)通截止時(shí),要考慮寄生參數(shù)。在二極管反向恢復(fù)期間,等效電感和等效電容成為一個(gè)RC振動(dòng)器,發(fā)生高頻振動(dòng)。為了按捺這種高頻振動(dòng),需在二極管兩端并聯(lián)電容C或RC緩沖網(wǎng)絡(luò)。電阻一般取10Ω-100 Ω,電容取4.7pF-2.2nF。

在二極管上并聯(lián)的電容C或者RC,其取值要通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)才干確定。假如選用不當(dāng),反而會(huì)造成更嚴(yán)峻的振動(dòng)。

對(duì)高頻噪聲要求嚴(yán)厲的話,可以采用軟開關(guān)技能。關(guān)于軟開關(guān),有許多書專門介紹。

5 二極管后接電感(EMI濾波)

這也是常用的按捺高頻噪聲的辦法。針對(duì)發(fā)生噪聲的頻率,選擇適宜的電感元件,相同可以有用地按捺噪聲。需要注意的是,電感的額定電流要滿足實(shí)際的要求。比較簡略的做法,不再具體解說。


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