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開關(guān)電源的紋波噪聲如何抑制
時(shí)間:2021-06-11 08:26:41 點(diǎn)擊次數(shù):939

1低頻紋波

低頻紋波是與輸出電路的濾波電容容量相關(guān)。因?yàn)殚_關(guān)電源體積的約束,電解電容的容量不可能無(wú)約束地添加,導(dǎo)致輸出低頻紋波的殘留,該輸出紋波頻率隨整流電路方式的不同而不同。


一般的開關(guān)電源由AC/DCDC/DC兩部分組成。AC/DC的基本結(jié)構(gòu)為整流濾波電路,它輸出的直流電壓中含有溝通低頻紋波,其頻率為輸入溝通電源頻率的二倍,幅值與電源輸出功率及濾波電容容量有關(guān),一般控制在10%以內(nèi)。該溝通紋波經(jīng)DC/DC變換器衰減后,在開關(guān)電源輸出端表現(xiàn)為低頻噪聲,其大小由DC/DC變換器的變比和控制系統(tǒng)的增益決定。

 

(低頻紋波)

例如:對(duì)普通24V電源來(lái)說(shuō),電壓型操控DC/DC變換器的紋波按捺比一般為4550dB,其輸出端的低頻溝通紋波有效值為60120mV。電流型操控DC/DC變換器的紋波按捺比稍有進(jìn)步,但其輸出端的低頻溝通紋波仍較大。若要實(shí)現(xiàn)開關(guān)電源的低紋波輸出,則必須對(duì)低頻電源紋波采取濾波辦法。可采用前級(jí)預(yù)穩(wěn)壓和增大DC/DC變換器閉環(huán)增益來(lái)消除。

2低頻紋波的按捺

a、加大輸出低頻濾波的電感,電容參數(shù),使低頻紋波降低到所需的指標(biāo)。

b、采用前饋操控法,降低低頻紋波重量。

3高頻紋波

高頻紋波噪聲來(lái)源于高頻功率開關(guān)變換電路,在電路中,通過(guò)功率器件對(duì)輸入直流電壓進(jìn)行高頻開關(guān)變換然后整流濾波再完成穩(wěn)壓輸出的,在其輸出端含有與開關(guān)作業(yè)頻率相同頻率的高頻紋波,其對(duì)外電路的影響大小主要和開關(guān)電源的變換頻率、輸出濾波器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)有關(guān),規(guī)劃中盡量進(jìn)步功率變換器的作業(yè)頻率,可以削減對(duì)高頻開關(guān)紋波的濾波要求。

  

(高頻紋波)

4高頻紋波的抑制

a、提高開關(guān)電源工作頻率,以提高高頻紋波頻率,有利于抑制輸出高頻紋波。

b、加大輸出高頻濾波器,可以抑制輸出高頻紋波。

c、采用多級(jí)濾波。

5共模紋波噪聲

由于功率器件與散熱器底板和變壓器原、副邊之間存在寄生電容,導(dǎo)線存在寄生電感,因此當(dāng)矩形波電壓作用于功率器件時(shí),開關(guān)電源的輸出端因此會(huì)產(chǎn)生共模紋波噪聲。減小與控制功率器件、變壓器與機(jī)殼地之間的寄生電容,并在輸出側(cè)加共模抑制電感及電容,可減小輸出的共模紋波噪聲。

 

6共模紋波噪聲

a.輸出選用專門設(shè)計(jì)的EMI濾波器

b.下降開關(guān)毛刺起伏

7超高頻諧振噪聲

超高頻諧振噪聲首要來(lái)源于高頻整流二極管反向恢復(fù)時(shí)二極管結(jié)電容、功率器材開關(guān)時(shí)功率器材結(jié)電容與線路寄生電感的諧振,頻率一般為110MHz,通過(guò)選用軟恢復(fù)特性二極管、結(jié)電容小的開關(guān)管和削減布線長(zhǎng)度等辦法可以削減超高頻諧振噪聲

  

(超高頻諧振噪聲)

8超高頻諧振噪聲的抑制

通過(guò)選用軟恢復(fù)特性二極管、結(jié)電容小的開關(guān)管和減少布線長(zhǎng)度等措施可以減少超高頻諧振噪聲。

9閉環(huán)調(diào)節(jié)控制引起的紋波噪聲

開關(guān)電源都需對(duì)輸出電壓進(jìn)行閉環(huán)控制,調(diào)節(jié)器參數(shù)設(shè)計(jì)的不適當(dāng)也會(huì)引起紋波。當(dāng)輸出端波動(dòng)時(shí)通過(guò)反饋網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入調(diào)節(jié)器回路,可能導(dǎo)致調(diào)節(jié)器的自激振蕩,引起附加紋波。此紋波電壓一般沒(méi)有固定的頻率。

 

(閉環(huán)調(diào)節(jié)控制引起的紋波噪聲)

10閉環(huán)調(diào)節(jié)控制引起的紋波噪聲的抑制

在開關(guān)直流電源中,往往因調(diào)節(jié)器參數(shù)選擇不適當(dāng)會(huì)引起輸出紋波的增大,這部分紋波可通過(guò)以下方法進(jìn)行抑制。

a、在調(diào)節(jié)器輸出增加對(duì)地的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò),調(diào)節(jié)器的補(bǔ)償可抑制調(diào)節(jié)器自激引起的紋波增大。

b、合理選擇閉環(huán)調(diào)節(jié)器的開環(huán)放大倍數(shù)和閉環(huán)調(diào)節(jié)器的參數(shù),開環(huán)放大倍數(shù)過(guò)大有時(shí)會(huì)引起調(diào)節(jié)器的振蕩或自激,使輸出紋彼含量增加,過(guò)小的開環(huán)放大倍數(shù)使輸出電壓穩(wěn)定性變差及紋波含量增加,所以調(diào)節(jié)器的開環(huán)放大倍數(shù)及閉環(huán)調(diào)節(jié)器的參數(shù)要合理選取,調(diào)試中要根據(jù)負(fù)載狀況進(jìn)行調(diào)節(jié)。

c、在反饋通道中不增加純滯后濾波環(huán)節(jié),使延時(shí)滯后降到最小,以增加閉環(huán)調(diào)節(jié)的快速性和及時(shí)性,對(duì)抑制輸出電壓紋波是有益的。

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