開關電源模塊由于其開關管作業于高頻開關狀況,輸出的紋波噪聲較大,一般為輸出電壓的1%左右,低的為輸出電壓的0.5%左右,最好產品的紋波噪聲也有幾十mV。而線性電源的調整管作業于線性狀況,無紋波電壓,輸出的噪聲較小,其單位是μV。下面談下怎樣減少電源的紋波噪音。
1、減少EMI攪擾
可以選用金屬外殼做屏蔽,減小外界電磁輻射攪擾。減少從電源線輸入的電磁攪擾,可以在電源輸入端加EMI濾波器。
2、在輸出端選用高頻性能好、ESR低的電容
選用高分子聚合物固態電解質的鋁或鉭電解電容作輸出電容是最佳的,其特點是尺度小而電容量大,高頻下ESR阻抗低,答應紋波電流大。最適用于高功率、低電壓、大電流降壓式DC/DC轉換器及電源作輸出電容。
3、選用與產品系統的頻率同步
為減小輸出噪聲,電源的開關頻率應與系統中的頻率同步,即電源選用外同步輸入系統的頻率,使開關的頻率與系統的頻率相同。
4、防止互相攪擾
在同一塊PCB電路板上或許有多個開關電源模塊一同作業。若電源是不屏蔽的、而且靠得很近,則或許互相攪擾使輸出噪聲添加。為防止這種互相攪擾可選用屏蔽辦法或將其恰當遠離,減少其互相影響的攪擾。
5、添加LC濾波器
為減小電源的紋波和噪聲,可以在DC/DC模塊的輸入和輸出端加LC濾波器。
6、添加LDO
在開關電源模塊輸出后再加一個低壓差線性穩壓器(LDO)能大幅度地下降輸出噪聲,以滿意對噪聲特別有要求的電路需求,輸出噪聲可達μV級。由于LDO的壓差(輸入與輸出電壓的差值)僅幾百mV,則在開關電源的輸出略高于LDO幾百mV就可以輸出規范電壓了,而且其損耗也不大。
7、添加有源EMI濾波器及有源輸出紋波衰減器
有源EMI濾波器可在150kHz~30MHz間衰減共模和差模噪聲,而且對衰減低頻噪聲特別有效。在250kHz時,可衰減60dB共模噪聲及80dB差模噪聲,在滿載時功率可達99%。輸出紋波衰減器可在1~500kHz范圍內減低電源輸出紋波和噪聲30dB以上,而且能改善動態呼應及減小輸出電容。
開關電源模塊輸出紋波噪聲的巨細與其電源的拓撲、各部分的電路規劃及PCB規劃有關。如:選用多相輸出結構,可有效地下降紋波輸出。現在的電源開關頻率越來越高,低的是幾十kHz,一般是幾百kHz,而高的可達1MHz以上。因而,發生的紋波噪聲頻率都很高,要減小紋波和噪聲最簡單的辦法是在電源電路中加無源低通濾波器。
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