您的位置 首页 嵌入式

关于开关电源纹波的解析

随着SWITCH的开关,电感L中的电流也是在输出电流的有效值上下波动的。所以在输出端也会出现一个与SWITc…

  跟着SWITCH 的开关,电感L 中的电流也是在输出电流的有用值上下动摇的。所以在输出端也会呈现一个与SWITcH 同频率的纹波,一般所说的纹波便是指这个。它与输出电容的容量和ESR 有联系。这个纹波的频率与开关电源相同,为几十到几百KHz。

  别的,SWITCH 一般选用双极性晶体管或许MOSFET,不管是哪种,在其导通和截止的时分,都会有一个上升时间和下降时间。这时分在电路中就会呈现一个与SWITCH 上升下降时间的频率相同或许奇数倍频的噪声,一般为几十MHz。相同二极管D 在反向恢复瞬间,其等效电路为电阻电容和电感的串联,会引起谐振,发生的噪声频率也为几十MHz。这两种噪声一般叫做高频噪声,幅值一般要比纹波大得多。

  假如是AC/DC 变换器,除了上述两种纹波(噪声)以外,还有AC 噪声,频率是输入AC 电源的频率,为50~60Hz 左右。还有一种共模噪声,是因为许多开关电源的功率器材运用外壳作为散热器,发生的等效电容导致的。因为自己是做轿车电子研制的,关于后两种噪声触摸较少,所以暂不考虑。

  1 开关电源纹波的丈量

  根本要求:运用示波器AC 耦合,20MHz 带宽约束,拔掉探头的地线

  (1) AC 耦合是去掉叠加的直流电压,得到准确的波形。

  (2) 翻开20MHz 带宽约束是避免高频噪声的搅扰,避免测出过错的成果。因为高频成分幅值较大,丈量的时分应除掉。

  (3) 拔掉示波器探头的接地夹,运用接地环丈量,是为了削减搅扰。许多部分没有接地环,假如差错答应也直接用探头的接地夹丈量。但在判别是否合格时要考虑这个要素。

  还有一点是要运用50Ω 终端。横河示波器的材料上介绍说,50Ω 模块是除掉DC 成分,准确丈量AC 成分。可是很少有示波器配这种专门的探头,大多数状况是运用标配100KΩ 到10MΩ 的探头丈量,影响暂时不清楚。

  上面是丈量开关纹波时根本的留意事项。假如示波器探头不是直触摸摸输出点,应该用双绞线,或许50Ω 同轴电缆办法丈量。

  在丈量高频噪声时,运用示波器的全通带,一般为几百兆到GHz 等级。其他与上述相同。

  或许不同的公司有不同的测验办法。归根结底第一要清楚自己的测验成果。第二要得到客户认可。

  2 关于示波器

  有些数字示波器因为搅扰和存储深度的原因,无法正确的丈量出纹波。这时应替换示波器。这方面有时分尽管老的模仿示波器带宽只要几十兆,但体现要比数字示波器好。泰克公司有专门分隔丈量上述两种纹波(噪声)的软件,可以看一下参阅材料5。相同,关于示波器的接地,电源测验的相关常识,也可以看一下。

  3 开关电源纹波的按捺

  关于开关纹波,理论上和实践上都是必定存在的。一般按捺或削减它的做法有三种:

  (1) 加大电感和输出电容滤波

  依据开关电源的公式,电感内电流动摇巨细和电感值成反比,输出纹波和输出电容值成反比。所以加大电感值和输出电容值可以减小纹波。

  相同,输出纹波与输出电容的联系:vripple=Imax/(Co×f)。可以看出,加大输出电容值可以减小纹波。

  一般的做法,关于输出电容,运用铝电解电容以到达大容量的意图。可是电解电容在按捺高频噪声方面作用不是很好,并且ESR 也比较大,所以会在它周围并联一个陶瓷电容,来补偿铝电解电容的缺乏。

  一起,开关电源作业时,输入端的电压Vin 不变,可是电流是随开关改动的。这时输入电源不会很好地供给电流,一般在接近电流输入端(以BucK 型为例,是SWITcH 邻近),并联电容来供给电流。

  上面这种做法对减小纹波的作用是有限的。因为体积约束,电感不会做的很大;输出电容添加到必定程度,对减小纹波就没有显着的作用了;添加开关频率,又会添加开关丢失。所以在要求比较严厉时,这种办法并不是很好。关于开关电源的原理等,可以参阅各类开关电源规划手册。

  (2) 二级滤波,便是再加一级LC 滤波器

  LC 滤波器对噪纹波的按捺作用比较显着,依据要除掉的纹波频率挑选适宜的电感电容构成滤波电路,一般可以很好的减小纹波。

  采样点选在LC 滤波器之前(Pa),输出电压会下降。因为任何电感都有一个直流电阻,当有电流输出时,在电感上会有压降发生,导致电源的输出电压下降。并且这个压降是随输出电流改动的。

  采样点选在LC 滤波器之后(Pb),这样输出电压便是咱们所期望得到的电压。可是这样在电源体系内部引入了一个电感和一个电容,有或许会导致体系不安稳。关于体系安稳,许多材料有介绍,这儿不具体写了。

  (3) 开关电源输出之后,接LDO 滤波

  这是削减纹波和噪声最有用的办法,输出电压稳定,不需求改动原有的反馈体系,但也是本钱最高,功耗最高的办法。任何一款LDO 都有一项目标:噪音按捺比。是一条频率-dB 曲线,如右图是凌特公司LT3024 的曲线。

  对减小纹波。开关电源的PCB 布线也十分要害,这是个很赫手的问题。有专门的开关电源PCB 工程师,关于高频噪声,因为频率高幅值较大,后级滤波尽管有必定作用,但作用不显着。这方面有专门的研讨,简略的做法是在二极管上并电容C 或RC,或串联电感。

  (4) 在二极管上并电容C 或RC

  二极管高速导通截止时,要考虑寄生参数。在二极管反向恢复期间,等效电感和等效电容成为一个RC 振动器,发生高频振动。为了按捺这种高频振动,需在二极管两头并联电容C或RC 缓冲网络。电阻一般取10Ω-100Ω,电容取4.7pF-2.2nF。

  在二极管上并联的电容C 或许RC,其取值要通过重复实验才干确认。假如选用不妥,反而会形成更严峻的振动。

  对高频噪声要求严厉的话,可以选用软开关技能。关于软开关,有许多书专门介绍。

  (5) 二极管后接电感(EMI 滤波)

  这也是常用的按捺高频噪声的办法。针对发生噪声的频率,挑选适宜的电感元件,相同可以有用地按捺噪声。需求留意的是,电感的额定电流要满意实践的要求。

声明:本文内容来自网络转载或用户投稿,文章版权归原作者和原出处所有。文中观点,不代表本站立场。若有侵权请联系本站删除(kf@86ic.com)https://www.86ic.net/qianrushi/327544.html

为您推荐

联系我们

联系我们

在线咨询: QQ交谈

邮箱: kf@86ic.com

关注微信
微信扫一扫关注我们

微信扫一扫关注我们

返回顶部