一、纹波和噪声是怎么发生的
如下图1所示,蓝线框内的是纹波,而蓝线框外的是噪声,纹波和噪声尽管都体现在一个波形上,但所属不同的部分。
纹波的发生是因为开关电源在向输出端传递不接连能量而引起的动摇,该动摇的频率为开关管的频率,幅值的巨细与规划时的电流纹波率及输出滤波电容有关。而噪声的发生主要是开关管在导通或关端瞬间,由其电路中或器材上寄生的电感与电容引起的振铃现象,噪声扩大今后频率较高,幅值也较大。
图1
二、怎么减小纹波
纹波的发生是由开关传递断续的能量引起的,从开关电源的内部规划来着手,能够进步开关管的频率,使每次传递的能量减小然后减小纹波,也能够增大传递能量的电感值L,使电流的骤变峰值下降,然后减小纹波的动摇起伏。
从模块外部,尤其是在客户端,能够添加输出滤波电容来减小纹波,但不能无限加大电容,因为大多数开关电源模块有最大容性负载约束。
三、怎么减小噪声
1.电源PCB走线和布局
输出滤波电容放置及走线对噪声至关重要,如图2所示,传统规划中因为抵达每个电容的阻抗不一样,所以高频电流在三个电容中分配不均匀,改善规划中能够看出每个回路长度相当即高频电流会均匀分配到每个电容中,电流的输入输出途径一定要先经过电容,且布板的铺铜尽量向电容南北极收敛。
图2
假如PCB是多层板,能够挑选和主电流回路层最近一层覆地,覆地能够有用的处理噪声问题,留意,尽量确保覆地的完整性。
2.电路吸收噪声
添加RCD吸收开关管关断时发生的电压尖峰,来减小耦合到输出端的噪声。一般挑选场效应管的反向恢复时间要比二极管D1慢2~3倍,以防止构成直通电流,此电流会发生很强的磁场,会增大输出噪声,所以可经过栅极电阻R4来减慢开关管的导通速度。为了不影响关断速度能够在栅极电阻并联一个二极管D2如图3所示。
图3
能够在场效应管DS两头并联一个RC电路也能够有用的下降噪声如图3所示,电容C2一般在100PF~300PF左右,电容值过大会导致场效应管的开关损耗加大,电阻R2一般选取小于10Ω电阻。
二极管在高速导通和关断时,反向恢复期间,二极管的寄生电感和电容会发生高频振动,为了按捺高频振动可在二极管两头加RC缓冲电路如图3所示,电阻R3一般在1Ω~100Ω,电容C3一般在100pF~1nF,假如电源作业频率较低,功率满足要求的话,二极管D3能够挑选反向恢复时间较慢的二极管。
3.变压器规划减小噪声
变压器的绕组经过高频电流时,变压器将变成有用的磁场天线,变压器绕组又接受跳动电压,即变压器也变成了电场天线,在初次级之间加法拉第屏蔽层可搜集阻隔鸿沟处的噪声电流,并予以转移到原边地,但铜箔应为十分薄的铜箔带,尽量防止涡流损耗并减小漏感,留意,铜屏蔽层结尾不该有衔接,否则会构成磁短路。
选用三明治绕法可使初次级绕组耦合愈加严密,使漏感得以减小,然后抵达减小噪声的意图,也能够用六面屏蔽金属外壳减小对外的噪声搅扰。
总结:在规划电源时,有上述一些办法可下降输出的纹波噪声,当然不是悉数办法;假如选用制品电源,不管是模块电源、一般开关电源、电源适配器等,这部分的作业一般都由电源规划厂家完结,客户只需重视规格书写明的输出纹波噪声即可。如ZLG致远电子的模块电源,会标出典型的纹波噪声值,如E_UHBDD-10W系列,典型值为150mV VP-P。