噪音來源
噪音來源于PCB設(shè)計(jì)、電路振蕩和磁元件三方面:
1、電路震蕩
電源輸出有很大的低頻穩(wěn)波。多是電路穩(wěn)定余度不夠引起。理論上可以用系統(tǒng)控制理論中的頻域法/時(shí)域法或勞斯判據(jù)做理論分析。現(xiàn)在,可以用計(jì)算機(jī)仿真方法方便的驗(yàn)證電路穩(wěn)定性,以避免自激振蕩發(fā)生,有多款軟件可以用。對于已經(jīng)做好的電路,可以增加輸出濾波電容或電感、改變信號反饋位置、增加PI調(diào)節(jié)的積分電容、減少開環(huán)放大倍數(shù)等方法改善。
2、PCB設(shè)計(jì)
主要是EMI噪音引起,射頻噪音調(diào)整PI調(diào)節(jié)器,使輸出誤差信號中包含擾動。主要查看高頻電容是否離開關(guān)元件太遠(yuǎn),是否有大的C形環(huán)繞布線等。
控制電路的PCB線至少有兩點(diǎn)以上和功率電路共用。PCB覆銅線并非理想導(dǎo)體,它總是可以等效成電感或電阻體,當(dāng)功率電流流過了和控制回路共用的PCB線,在PCB上產(chǎn)生電壓降落,控制電路各節(jié)點(diǎn)分散在不同位置時(shí),功率電流引起的電壓降對控制網(wǎng)絡(luò)家入了擾動,使電路發(fā)出噪音。這顯現(xiàn)多發(fā)生在功率地線上,注意單點(diǎn)接地可以改善。
3、磁元件
磁材有磁至應(yīng)變的特點(diǎn),漆包線也會在泄露磁場中受到電動力的左右,這些因素的共同作用下,局部會發(fā)生泛音或1/N頻率的共振。改變開關(guān)頻率和磁元件浸漆可以改善。
噪音干擾源
由以上分析可以知道開關(guān)電源中的噪聲干擾源很多,干擾途徑是多種多樣的,影響較大的噪聲干擾源可以歸納為以下三種:
二極管的反向恢復(fù)時(shí)間引起的干擾。
開關(guān)管工作時(shí)產(chǎn)生的諧波干擾。
功率開關(guān)管在導(dǎo)通時(shí)流過較大的脈沖電流,在截止期間,高頻變壓器繞組漏感引起的電流突變,也會產(chǎn)生尖峰干擾。
交流輸入回路產(chǎn)生的干擾。
開關(guān)電源輸入端整流管在反向恢復(fù)期間也會引起高頻衰減振蕩產(chǎn)生干擾。一般整流電路后面總要接比較大的濾波電容,因而整流管的導(dǎo)通角較小,會引起很大的充電電流,使交流輸入側(cè)的交流電流發(fā)生畸變,影響了電網(wǎng)的供電質(zhì)量。另外,濾波電容的等效串聯(lián)電感對產(chǎn)生干擾也有較大的影響。
所有這些干擾按傳播途徑可以分為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩類。開關(guān)電源產(chǎn)生的尖峰干擾和諧波干擾能量通過開關(guān)電源輸入輸出線傳播出去形成的干擾稱為傳導(dǎo)干擾。諧波和寄生振蕩的能量,通過輸入輸出線傳播時(shí),在空間產(chǎn)生電場和磁場,這些通過電磁輻射產(chǎn)生的干擾稱為輻射干擾。
正因?yàn)殚_關(guān)電源本身就是一個(gè)強(qiáng)干擾源、所以除了電路上采取措施抑制其電磁干擾產(chǎn)生外,還應(yīng)對開關(guān)電源進(jìn)行有效的電磁屏蔽,濾波以及接地。
抑制噪音的方法
形成電磁干擾的三要素是干擾源、傳播途徑和受擾設(shè)備,因而,抑制電磁干擾也應(yīng)該從這三個(gè)方面著手。首先應(yīng)該抑制干擾源,直接消除干擾原因;其次是消除干擾源和受擾設(shè)備之間的耦合和輻射,切斷電磁干擾的傳播途徑;第三是提高受擾設(shè)備的抗擾能力,降低其對噪聲的敏感度。第三點(diǎn)不是本文討論的范圍。
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原文標(biāo)題:如何解決開關(guān)電源的噪音?
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