開關電源設計的噪聲降低法
發布時間:2012-01-11
中心議題:
開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)的(de)特(te)征(zheng)就(jiu)是(shi)產(chan)生(sheng)強(qiang)電(dian)磁(ci)噪(zao)聲(sheng),若(ruo)不(bu)加(jia)嚴(yan)格(ge)控(kong)製(zhi),將(jiang)產(chan)生(sheng)極(ji)大(da)的(de)幹(gan)擾(rao)。下(xia)麵(mian)介(jie)紹(shao)的(de)技(ji)術(shu)有(you)助(zhu)於(yu)降(jiang)低(di)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)噪(zao)聲(sheng),能(neng)用(yong)於(yu)高(gao)靈(ling)敏(min)度(du)的(de)模(mo)擬(ni)電(dian)路(lu)。
1 電路和器件的選擇
一個關鍵點是保持dv/dt和di/dt在較低水平,有許多電路通過減小dv/dt和/或di/dt來減小輻射,這也減輕了對開關管的壓力,這些電路包括ZVS(零電壓開關)、ZCS(零電流開關)、共振模式.(ZCS的一種)、SEPIC(單端初級電感轉換器)、CK(一套磁結構,以其發明者命名)等。
減小開關時間並非一定就能引起效率的提高,因為磁性元件的RF振蕩需要強損耗的緩衝,最終可以觀察到不斷減弱的回程。使用軟開關技術,雖然會稍微降低效率,但在節省成 本和濾波/屏蔽所占用空間方麵有更大的好處。
2 阻尼
為了保護開關管免受由於寄生參數等因素引起的振蕩尖峰電壓的衝擊常需要阻尼。阻尼器連到有問題的線圈上,這也可以減小發射。
阻尼器有多種類型:從EMC角度看,RC阻尼器通常在EMC上是最好的,但比其他的發熱多一些。權衡各方麵的利弊,在緩衝器中應謹慎使用感性電阻。
3 磁性元件有關問題及解決方案
tebiexuzhuyideshidianganhebianyaqideciluyaobihe。liru,yonghuanxinghuowufengcixin,huanxingtiefenxinshiheyucunchucinengdechanghe,ruozaicihuanshangkaifeng,zexuyigewanquanduanluhuanlaijianxiaojishengxieloucichang。
初(chu)級(ji)開(kai)關(guan)噪(zao)聲(sheng)會(hui)通(tong)過(guo)隔(ge)離(li)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)線(xian)圈(quan)匝(za)間(jian)電(dian)容(rong)注(zhu)入(ru)到(dao)次(ci)級(ji),在(zai)次(ci)級(ji)產(chan)生(sheng)共(gong)模(mo)噪(zao)聲(sheng),這(zhe)些(xie)噪(zao)聲(sheng)電(dian)流(liu)難(nan)以(yi)濾(lv)除(chu),而(er)且(qie)由(you)於(yu)流(liu)過(guo)路(lu)徑(jing)較(jiao)長(chang),便(bian)會(hui)產(chan)生(sheng)發(fa)射(she)現(xian)象(xiang)。
yizhonghenyouxiaodejishushijiangcijidiyongxiaodianronglianjiedaochujidianyuanxianshang,congerweizhexiegongmodianliutigongyitiaofanhuilujing,danyaozhuyianquan,qianwanbiechaochuanquanbiaozhunbiaomingdezongdexieloudidianliu,zhegedianrongyeyouzhuyucijilvboqigenghaodegongzuo。
線圈匝間屏蔽(隔離變壓器內)keyigengyouxiaodiyizhicijishangganyingdechujikaiguanzaosheng。suiranyezengyouguowucengyishangdepingbi,dansancengpingbigengchangjian。kaojinchujixianquandepingbitongchangliandaoyicidianyuanxianshang,kaojincijixianquandepingbijingchangliandaogonggongshuchudi(若有的話),中間屏蔽體一般連到機殼。在樣機階段最好反複實驗以找到線圈匝間屏蔽的最好的連接方式。
以(yi)上(shang)兩(liang)項(xiang)技(ji)術(shu)也(ye)能(neng)減(jian)小(xiao)輸(shu)入(ru)端(duan)上(shang)感(gan)應(ying)的(de)次(ci)級(ji)開(kai)關(guan)噪(zao)聲(sheng)。適(shi)當(dang)大(da)小(xiao)的(de)輸(shu)出(chu)電(dian)感(gan)可(ke)以(yi)將(jiang)次(ci)級(ji)交(jiao)流(liu)波(bo)形(xing)變(bian)成(cheng)半(ban)正(zheng)弦(xian)波(bo),因(yin)此(ci)可(ke)以(yi)顯(xian)著(zhu)地(di)減(jian)小(xiao)變(bian)壓(ya)器(qi)繞(rao)組(zu)間(jian)噪(zao)聲(sheng)(直流紋波).
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4 散熱器
散熱器與集電極或TO247功率器件的漏極之間有50pF的電容,因此可以產生很強的發射。僅僅直接地把散熱片連到機殼,這隻是把噪聲引向大地,很可能不能減小總體發射水平。
較好的做法是:把它們連到一恰當的電路結點——yicizhengliushuchuduan,danyaozhuyianquanyaoqiu。juyoupingbizuoyongdejueyuangelipiankeyilianjiedaokaiguanguanshang,batamenpingbineicengjiezhiyicizhengliuduan,sanrepianyaomexuanfuyaomeliandaojike。
散熱片也可以通過電容連到有危險電壓的線上,電容的引線和PCB軌線構成的電感可能會與電容 “諧振”,這可對解決某些特殊頻率上的問題特別有效。應該在樣機上多次試驗,最終找到散熱片的最佳安裝方法。
5 整流器件
用於一次電源上的整流器和二次整流器,因為其反向電流,可以引起大量的噪聲,最好使用快速軟開關型號的器件。
- 學習開關電源設計的噪聲降低法
- 了解電路和器件的選擇
- 為了保護開關管常需要阻尼器
- 電感和變壓器的磁路要閉
開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)的(de)特(te)征(zheng)就(jiu)是(shi)產(chan)生(sheng)強(qiang)電(dian)磁(ci)噪(zao)聲(sheng),若(ruo)不(bu)加(jia)嚴(yan)格(ge)控(kong)製(zhi),將(jiang)產(chan)生(sheng)極(ji)大(da)的(de)幹(gan)擾(rao)。下(xia)麵(mian)介(jie)紹(shao)的(de)技(ji)術(shu)有(you)助(zhu)於(yu)降(jiang)低(di)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)噪(zao)聲(sheng),能(neng)用(yong)於(yu)高(gao)靈(ling)敏(min)度(du)的(de)模(mo)擬(ni)電(dian)路(lu)。
1 電路和器件的選擇
一個關鍵點是保持dv/dt和di/dt在較低水平,有許多電路通過減小dv/dt和/或di/dt來減小輻射,這也減輕了對開關管的壓力,這些電路包括ZVS(零電壓開關)、ZCS(零電流開關)、共振模式.(ZCS的一種)、SEPIC(單端初級電感轉換器)、CK(一套磁結構,以其發明者命名)等。
減小開關時間並非一定就能引起效率的提高,因為磁性元件的RF振蕩需要強損耗的緩衝,最終可以觀察到不斷減弱的回程。使用軟開關技術,雖然會稍微降低效率,但在節省成 本和濾波/屏蔽所占用空間方麵有更大的好處。
2 阻尼
為了保護開關管免受由於寄生參數等因素引起的振蕩尖峰電壓的衝擊常需要阻尼。阻尼器連到有問題的線圈上,這也可以減小發射。
阻尼器有多種類型:從EMC角度看,RC阻尼器通常在EMC上是最好的,但比其他的發熱多一些。權衡各方麵的利弊,在緩衝器中應謹慎使用感性電阻。
3 磁性元件有關問題及解決方案
tebiexuzhuyideshidianganhebianyaqideciluyaobihe。liru,yonghuanxinghuowufengcixin,huanxingtiefenxinshiheyucunchucinengdechanghe,ruozaicihuanshangkaifeng,zexuyigewanquanduanluhuanlaijianxiaojishengxieloucichang。
初(chu)級(ji)開(kai)關(guan)噪(zao)聲(sheng)會(hui)通(tong)過(guo)隔(ge)離(li)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)線(xian)圈(quan)匝(za)間(jian)電(dian)容(rong)注(zhu)入(ru)到(dao)次(ci)級(ji),在(zai)次(ci)級(ji)產(chan)生(sheng)共(gong)模(mo)噪(zao)聲(sheng),這(zhe)些(xie)噪(zao)聲(sheng)電(dian)流(liu)難(nan)以(yi)濾(lv)除(chu),而(er)且(qie)由(you)於(yu)流(liu)過(guo)路(lu)徑(jing)較(jiao)長(chang),便(bian)會(hui)產(chan)生(sheng)發(fa)射(she)現(xian)象(xiang)。
yizhonghenyouxiaodejishushijiangcijidiyongxiaodianronglianjiedaochujidianyuanxianshang,congerweizhexiegongmodianliutigongyitiaofanhuilujing,danyaozhuyianquan,qianwanbiechaochuanquanbiaozhunbiaomingdezongdexieloudidianliu,zhegedianrongyeyouzhuyucijilvboqigenghaodegongzuo。
線圈匝間屏蔽(隔離變壓器內)keyigengyouxiaodiyizhicijishangganyingdechujikaiguanzaosheng。suiranyezengyouguowucengyishangdepingbi,dansancengpingbigengchangjian。kaojinchujixianquandepingbitongchangliandaoyicidianyuanxianshang,kaojincijixianquandepingbijingchangliandaogonggongshuchudi(若有的話),中間屏蔽體一般連到機殼。在樣機階段最好反複實驗以找到線圈匝間屏蔽的最好的連接方式。
以(yi)上(shang)兩(liang)項(xiang)技(ji)術(shu)也(ye)能(neng)減(jian)小(xiao)輸(shu)入(ru)端(duan)上(shang)感(gan)應(ying)的(de)次(ci)級(ji)開(kai)關(guan)噪(zao)聲(sheng)。適(shi)當(dang)大(da)小(xiao)的(de)輸(shu)出(chu)電(dian)感(gan)可(ke)以(yi)將(jiang)次(ci)級(ji)交(jiao)流(liu)波(bo)形(xing)變(bian)成(cheng)半(ban)正(zheng)弦(xian)波(bo),因(yin)此(ci)可(ke)以(yi)顯(xian)著(zhu)地(di)減(jian)小(xiao)變(bian)壓(ya)器(qi)繞(rao)組(zu)間(jian)噪(zao)聲(sheng)(直流紋波).
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4 散熱器
散熱器與集電極或TO247功率器件的漏極之間有50pF的電容,因此可以產生很強的發射。僅僅直接地把散熱片連到機殼,這隻是把噪聲引向大地,很可能不能減小總體發射水平。
較好的做法是:把它們連到一恰當的電路結點——yicizhengliushuchuduan,danyaozhuyianquanyaoqiu。juyoupingbizuoyongdejueyuangelipiankeyilianjiedaokaiguanguanshang,batamenpingbineicengjiezhiyicizhengliuduan,sanrepianyaomexuanfuyaomeliandaojike。
散熱片也可以通過電容連到有危險電壓的線上,電容的引線和PCB軌線構成的電感可能會與電容 “諧振”,這可對解決某些特殊頻率上的問題特別有效。應該在樣機上多次試驗,最終找到散熱片的最佳安裝方法。
5 整流器件
用於一次電源上的整流器和二次整流器,因為其反向電流,可以引起大量的噪聲,最好使用快速軟開關型號的器件。
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