中心議題：

• PWM開關穩壓電源的噪聲尖峰幹擾抑製措施

解決方案：

• 延長功率開關管瞬時導通持續時間
• 減小變壓器漏感
• 合理選擇開關三極管和續流二極管的開關速度
• 使用P型LC平衡濾波器
• 使用高頻電解電容器
• 縮短輸出線長度

PWM（PulseWidthmodulation）型開關穩壓電源具有體積小、效率高的優點
，作為電源設備在許多領域得到了廣泛的應用。但是，開關三極管的工作狀態轉換持續期短、頻譜甚寬的尖峰幹擾是其致命弱點，它不僅影響開關電源本身，而且還會幹擾鄰近的其它電子設備。

開關穩壓電源工作時開關三極管和續流二極管（亦可以是另一個開關三極管）總是交替地導通或者截止，圖1中KQ和KDbingfeishilixiangqijian
，liangzhongzhuangtaidezhuanhuanxuyaoyidingdeshijian
，zhejiuchanshenglejianfengganrao。zaizhuangtaizhuanbianguochengzhong
，gaidaotongdekaiguanmeiyouwanquandaotong，ergaijiezhidekaiguanqueyoumeiyoujiezhideshunjian

，dianyuandaodiyouzhijiedetonglu，chanshengshuntaidianliuIs。該電流跟開關三極管導通時的電流Imax及截止時的電流Icmin的差值、開關KQ和KD同時導通的持續時間等因素有關。由於電路分布參數的影響
，在波形上出現振鈴振蕩。

功率開關管瞬時導通的持續時間對尖峰幹擾的影響

晶體管的開啟和關斷時間跟其截止頻率成反比。開啟、關斷時間越短，開關速度就越快。同時導通的持續時間取決於KQ和KD所使用的器件的開關速度。用速度不同的開關器件比較，開關器件的速度越快，同時導通的持續時間越短
，尖峰幹擾越是寬度窄
、幅度大。

減小變壓器漏感引起的電壓尖峰

變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)漏(lou)感(gan)越(yue)大(da)，電(dian)壓(ya)尖(jian)峰(feng)越(yue)高(gao)
，射(she)頻(pin)幹(gan)擾(rao)也(ye)就(jiu)越(yue)大(da)。特(te)別(bie)是(shi)變(bian)壓(ya)器(qi)采(cai)取(qu)屏(ping)蔽(bi)後(hou)，由(you)於(yu)耦(ou)合(he)差(cha)
，漏(lou)感(gan)也(ye)相(xiang)應(ying)大(da)一(yi)些(xie)。一(yi)般(ban)說(shuo)，用(yong)環(huan)型(xing)磁(ci)芯(xin)繞(rao)製(zhi)的(de)變(bian)壓(ya)器(qi)產(chan)生(sheng)的(de)漏(lou)感(gan)要(yao)比(bi)E型xing小xiao些xie。另ling外wai
，繞rao線xian工gong藝yi也ye很hen重zhong要yao
，較jiao好hao的de繞rao線xian方fang式shi是shi先xian繞rao初chu級ji總zong圈quan數shu的de一yi半ban
，再zai繞rao次ci級ji的de全quan部bu圈quan數shu
，最zui後hou再zai繞rao初chu級ji的de剩sheng餘yu一yi半ban
，即ji次ci級ji線xian圈quan在zai初chu級ji線xian圈quan的de中zhong間jian。這zhe樣yang初chu級ji線xian圈quan保bao持chi有you較jiao好hao的de耦ou合he，使shi變bian壓ya器qi有you較jiao小xiao的de漏lou感gan。

功率管的開關波形對尖峰幹擾的影響與抑製

開關波形Usr（t）的方正度影響尖峰幹擾。矩形波的諧波幅度隨頻率增加而減小的速率為20dB十倍頻程，梯形波則為40dB十倍頻程。有意識地改變矩形波的陡峭程度和兩角的鈍化程度可抑製高頻分量、減小尖峰幹擾。故要合理地選擇開關三極管和續流二極管的開關速度。

對開關三極管而言，有兩種方法可減小尖峰幹擾，即增大Vce的上升時間和減小Ic的下降時間。圖2電路中，在確定了KQ之後
，可從圖3看出
，增大KD的開啟時間、減小關斷時間可以減小尖峰幹擾。

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在開關三極管的CE之間
，或者在續流二極管的兩端並聯RC緩衝電路可使尖峰幹擾明顯減小。圖3中，三極管T關斷時
，集電極電壓上升，通過D和R1對C充電，使其上升速率變緩，選擇充電常數CR1的值可以控製上升速率。T導通時
，D截止
，C對R1和R2放電
，限製了導通瞬間的峰值電流。該緩衝電路改變了負載線的形狀
，減少了開關三極管的損耗。在續流二極管兩端並上RC電路也同樣有效。圖3中，當用3DD11和2CK120C時，可並0.022LF左右的電容器（f=2kHz），該電容的容量有一最佳值
，它的作用可以從圖4看出。圖4（a）是不加C的情況，將其在時間軸上放大後為圖4（b）。並上緩衝電容後分別見圖4（c）和（d）。

在輸入電網中
，部噪聲的抑製方法

開關穩壓電源中開關快速通斷，didt很大
，在供電係統的漏電感上產生幅度很大的瞬態壓降，使輸入電壓源有一個時間很短的瞬時跌落，破壞電網的正常波形
、形成幹擾。輸入電源中的幹擾也會影響開關穩壓電源。輸入濾波器具有一定的隔離作用，通常采用P型LC平衡濾波器
，對脈動幹擾可以衰減20dB,尖峰幹擾也能衰減6dB之多。電感量的計算式：

式中E尖峰是尖峰幹擾電壓（Vp-p），f尖峰是尖峰幹擾的頻率（Hz）。還應考慮到流過電感的直流電流值，以免飽和。

Isr是開關穩壓電源的最大輸入直流電流（A），Usr是輸入直流電壓（V）。用(yong)市(shi)電(dian)供(gong)電(dian)的(de)電(dian)源(yuan)係(xi)統(tong)，濾(lv)波(bo)器(qi)應(ying)裝(zhuang)在(zai)一(yi)鋁(lv)質(zhi)密(mi)封(feng)小(xiao)盒(he)內(nei)，小(xiao)盒(he)放(fang)在(zai)機(ji)箱(xiang)內(nei)
，電(dian)源(yuan)線(xian)進(jin)入(ru)孔(kong)的(de)旁(pang)邊(bian)，使(shi)電(dian)源(yuan)線(xian)一(yi)進(jin)入(ru)機(ji)箱(xiang)就(jiu)到(dao)濾(lv)波(bo)小(xiao)盒(he)，然(ran)後(hou)再(zai)引(yin)出(chu)至(zhi)電(dian)源(yuan)開(kai)關(guan)、整流器。倘若在整流器之前采用變壓器
，則應在其初、次級加隔離。

輸出電容器對尖峰幹擾的影響

開kai關guan穩wen壓ya電dian源yuan的de輸shu出chu電dian容rong量liang大da，需xu用yong電dian解jie電dian容rong器qi。普pu通tong電dian解jie電dian容rong的de高gao頻pin特te性xing不bu好hao
，存cun在zai著zhe較jiao大da的de等deng效xiao電dian感gan和he電dian阻zu，故gu阻zu抗kang大da
，尖jian峰feng噪zao音yin也ye大da。高gao頻pin電dian解jie電dian容rong器qi是shi具ju有you優you良liang高gao頻pin特te性xing的de低di電dian感gan器qi件jian，它ta對dui脈mai衝chong源yuan及ji輸shu出chu電dian壓ya提ti供gong了le很hen好hao的de與yu接jie地di回hui路lu的de隔ge離li，並bing提ti供gong良liang好hao的de噪zao聲sheng濾lv波bo。

目前有三種高頻電解電容器，一種是四端電容器，它的高頻特性良好

，但是負載電流流過電容器內部使之發熱，故電流要限製在10A以下；二是大型高頻濾波電解電容器，它有承受大電流的能力但高頻特性不及前者好；第三種是高頻濾波電解電容器，優點是體積小。不改變電路的其它參數，假若用普通電解電容器時尖峰幹擾為150mVp-p,而用四端電容則為50mVp-p。用一定容量的聚碳酸脂電容或高頻陶瓷電容跟輸出電解電容並聯，可以進一步降低尖峰幹擾。

開關穩壓電源布線對尖峰幹擾的抑製

開關穩壓電源工作時向空間輻射幹擾。輻射噪音電平與輻射源的距離成反比。一般離5cm以(yi)外(wai)布(bu)線(xian)即(ji)可(ke)。若(ruo)結(jie)構(gou)上(shang)不(bu)允(yun)許(xu)則(ze)應(ying)加(jia)屏(ping)蔽(bi)。電(dian)源(yuan)輸(shu)入(ru)線(xian)周(zhou)圍(wei)產(chan)生(sheng)很(hen)強(qiang)的(de)電(dian)磁(ci)場(chang)，為(wei)減(jian)小(xiao)輸(shu)入(ru)線(xian)和(he)輸(shu)出(chu)線(xian)之(zhi)間(jian)的(de)電(dian)磁(ci)耦(ou)合(he)，兩(liang)者(zhe)必(bi)須(xu)遠(yuan)離(li)。
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流(liu)過(guo)開(kai)關(guan)大(da)電(dian)流(liu)的(de)導(dao)線(xian)應(ying)盡(jin)量(liang)短(duan)，並(bing)且(qie)不(bu)跟(gen)其(qi)它(ta)線(xian)交(jiao)連(lian)。降(jiang)壓(ya)型(xing)開(kai)關(guan)穩(wen)壓(ya)電(dian)源(yuan)的(de)續(xu)流(liu)二(er)極(ji)管(guan)或(huo)者(zhe)升(sheng)壓(ya)型(xing)的(de)開(kai)關(guan)三(san)極(ji)管(guan)的(de)接(jie)地(di)端(duan)應(ying)以(yi)最(zui)短(duan)的(de)引(yin)線(xian)直(zhi)接(jie)與(yu)輸(shu)出(chu)電(dian)容(rong)的(de)地(di)端(duan)相(xiang)連(lian)。圖(tu)5表示了布線的影響
，尖峰幹擾通過環路I輻射
，故構成這一環路的各段連線的感性耦合必須最小
，電容器的引線要短，以減小引線電感。

為減小輸出線上的損耗和尖峰幹擾，輸出到負載的連線應短。圖6畫出了對三種不同長度的輸出線，當負載電流為8A時
，在負載端所測得的幹擾波形。輸出線長，尖峰幹擾的幅度大、寬度也寬。相同長度的輸出線
，線徑粗則尖峰幹擾幅度大、寬度寬。用雙絞線能有效地衰減電磁感應電勢
，表1說明對感應電勢衰減的數值隨扭距變短而增大。

輸出線的接法對尖峰幹擾有很大的影響。用雙絞線直接從輸出電容器的高端和低端輸出，可使正、fanxiangdeganraodianliudixiao。fouzeganraodianliuliujingshuchuxian，huizaixianshangchanshengyigehendadejianfengganraodianya。dangkaiguanwenyadianyuangongjigefuzaishiyongshi
，congshuchudianrongfenbieyongshuangjiaoxiankuisongdaogefuzaiweihao。shijiyingyongzhongkuixianhenchang，daiyouchangshuchuxiandekaiguanwenyadianyuan，tadejianfengganraojiaoda。weici，kezaishuchuduanhuozaifuzaideshuruduanjiasheLC低通平衡濾波器。例如某開關穩壓電源輸出2m長的饋線到負載，在負載端的尖峰幹擾為3Vp-p,若在負載側加LC濾波器，則下降為100mVp-p。不接電感L,隻加電容則尖峰幹擾為1Vp-p,可見小電感L是必須的。

結語

綜(zong)上(shang)所(suo)述(shu)，脈(mai)衝(chong)寬(kuan)度(du)調(tiao)製(zhi)開(kai)關(guan)穩(wen)壓(ya)電(dian)源(yuan)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)噪(zao)音(yin)的(de)頻(pin)譜(pu)很(hen)寬(kuan)，從(cong)幾(ji)赫(he)茲(zi)到(dao)幾(ji)十(shi)兆(zhao)赫(he)茲(zi)，根(gen)據(ju)本(ben)文(wen)所(suo)分(fen)析(xi)的(de)因(yin)素(su)，按(an)照(zhao)以(yi)上(shang)所(suo)討(tao)論(lun)的(de)方(fang)法(fa)
，可(ke)以(yi)有(you)效(xiao)地(di)抑(yi)製(zhi)這(zhe)些(xie)噪(zao)聲(sheng)中(zhong)的(de)尖(jian)峰(feng)幹(gan)擾(rao)。

對於個別電路
，則采用其中的若幹種進行組合，往往就可奏效。目前，要使開關穩壓電源的噪音達到毫伏峰-峰數量級，尚有許多難處。但是，隨著元件的進展、工藝水平的提高以及對噪音問題的認識深化，開關穩壓電源的輸出噪音是可能達到新水平的。