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開關(guān)電源的五種紋波噪聲如何抑制?
來源: 發(fā)布時間:2023-02-20 點(diǎn)擊量:786
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低頻紋波
低頻紋波是與輸出電路的濾波電容容量相關(guān)。由于開關(guān)電源體積的限制,電解電容的容量不可能無限制地增加,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/DC和DC/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交流低頻紋波,其頻率為輸入交流電源頻率的二倍,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)。該交流紋波經(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。
例如:對普通24V電源來說,電壓型控制DC/DC變換器的紋波抑制比一般為45~50dB,其輸出端的低頻交流紋波有效值為60~120mV。電流型控制DC/DC變換器的紋波抑制比稍有提高,但其輸出端的低頻交流紋波仍較大。若要實現(xiàn)開關(guān)電源的低紋波輸出,則必須對低頻電源紋波采取濾波措施??刹捎们凹夘A(yù)穩(wěn)壓和增大DC/DC變換器閉環(huán)增益來消除。
低頻紋波的抑制
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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)。
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采用前饋控制方法,降低低頻紋波分量。
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高頻紋波
高頻紋波噪聲來源于高頻功率開關(guān)變換電路,在電路中,通過功率器件對輸入直流電壓進(jìn)行高頻開關(guān)變換而后整流濾波再實現(xiàn)穩(wěn)壓輸出的,在其輸出端含有與開關(guān)工作頻率相同頻率的高頻紋波,其對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),設(shè)計中盡量提高功率變換器的工作頻率,可以減少對高頻開關(guān)紋波的濾波要求。
(高頻紋波)
高頻紋波的抑制
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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。
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加大輸出高頻濾波器,可以抑制輸出高頻紋波。
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采用多級濾波。
3
共模紋波噪聲
共模紋波噪聲的抑制
- 輸出采用專門設(shè)計的EMI濾波器
- 降低開關(guān)毛刺幅度
4
超高頻諧振噪聲
超高頻諧振噪聲主要來源于高頻整流二極管反向恢復(fù)時二極管結(jié)電容、功率器件開關(guān)時功率器件結(jié)電容與線路寄生電感的諧振,頻率一般為1~10MHz,通過選用軟恢復(fù)特性二極管、結(jié)電容小的開關(guān)管和減少布線長度等措施可以減少超高頻諧振噪聲。
(超高頻諧振噪聲)
超高頻諧振噪聲的抑制
通過選用軟恢復(fù)特性二極管、結(jié)電容小的開關(guān)管和減少布線長度等措施可以減少超高頻諧振噪聲。
5
閉環(huán)調(diào)節(jié)控制引起的紋波噪聲
開關(guān)電源都需對輸出電壓進(jìn)行閉環(huán)控制,調(diào)節(jié)器參數(shù)設(shè)計的不適當(dāng)也會引起紋波。當(dāng)輸出端波動時通過反饋網(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。此紋波電壓一般沒有固定的頻率。
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)會引起輸出紋波的增大,這部分紋波可通過以下方法進(jìn)行抑制。
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在調(diào)節(jié)器輸出增加對地的補(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。
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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)過大有時會引起調(diào)節(jié)器的振蕩或自激,使輸出紋彼含量增加,過小的開環(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)。
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在反饋通道中不增加純滯后濾波環(huán)節(jié),使延時滯后降到最小,以增加閉環(huán)調(diào)節(jié)的快速性和及時性,對抑制輸出電壓紋波是有益的。
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