LC濾波器可用于降低開關穩(wěn)壓器噪聲

可以使用不同的濾波技術來降低開關調(diào)節(jié)器的噪聲。效果特別好的是LC濾波器，其具有與功率流一起的電感器系列和從濾波電壓到地的電容器。這種類型的LC濾波器在頻域中產(chǎn)生雙極點。根據(jù)L和C的值，轉(zhuǎn)角頻率 - 在這種情況下，雙極 - 可以設置為降低開關頻率和開關模式電源的開關轉(zhuǎn)換頻率的噪聲。額外的LC電路用作低通濾波器。

當開關電源供電的敏感電子設備出現(xiàn)噪聲問題時，通?？梢允褂糜蒐2和C3組成的濾波器（圖1） 。電源的輸出電壓由LC濾波器濾波。來自開關頻率（通常在500 kHz和3 MHz之間）以及開關轉(zhuǎn)換頻率（通常在50 MHz和200 MHz之間）的高頻噪聲被衰減。

附加位置濾波器在電路中是非常重要的成功濾波。直觀地，可以將此濾波器置于開關模式電源的輸出和敏感負載之間。這種敏感負載可以是高分辨率ADC，DAC，低信號運算放大器，或用于RF電路的靈敏度VCO或PLL。降壓調(diào)節(jié)器輸出端的任何紋波電壓都會被附加濾波器衰減。雖然ripplevoltage出現(xiàn)在節(jié)點A（圖1）中，但節(jié)點B中的噪聲會低得多。

但是，如果開關模式電源恰好是降壓穩(wěn)壓器，并且額外的LC濾波器位于開關調(diào)節(jié)器的輸入不是輸出，可以實現(xiàn)更大的降噪。這在圖2中示出。其原因在于降壓拓撲在輸出側(cè)具有相對較小的噪聲。電感（圖2中的L1）與輸出路徑（節(jié)點A）串聯(lián)。該節(jié)點將經(jīng)歷一些紋波電壓，但幅度通常僅為幾mV。確切的值取決于所使用的開關頻率，輸入和輸出電壓值，特別是L1和C2的所選元件值。

然而，降壓拓撲的輸入端非常嘈雜。當開關S1斷開時，沒有電流流入降壓穩(wěn)壓器。當開關S1接通時，足夠的電流流入電路。輸入電容器C1有助于減少這種強電流變化。然而，輸入側(cè)噪聲要高得多。

降壓穩(wěn)壓器輸入端的噪聲與電阻負載沒有電氣連接。然而，在普通電路中，存在許多這種噪聲的耦合機制。降壓級輸入端的快速交流電流通常在電路板上長距離布線。改變電流可以感應耦合到電路中的其他部分，最終導致敏感負載電路中的噪聲。

輸入側(cè)濾波器在降低噪聲方面比輸出側(cè)濾波器更有效的原因是降壓拓撲特有的。其他拓撲結(jié)構(gòu)，例如升壓或反激，會在輸出端產(chǎn)生高噪聲。因此，輸出側(cè)的附加LC濾波器對于降低噪聲至關重要。

眾所周知，在為敏感負載供電時，對開關電源的額外濾波很有意義。使用這種過濾器可以有效地降低噪音。許多設計人員沒有意識到的是，在一些情況下，尤其是降壓穩(wěn)壓器，過濾輸入端以獲得最佳性能至關重要。直觀地，人們首先會看到降壓調(diào)節(jié)器和正在供電的負載之間的節(jié)點。

正如文章中所解釋的那樣，我們的直覺并沒有將我們引導到最佳解決方案。始終查看交替電流（也稱為熱循環(huán)）發(fā)生的節(jié)點，并對其進行額外的過濾。然后有效地降低了開關噪聲。