各種紋波噪聲詳解:低頻紋波、高頻紋波、環路紋波、共模噪聲、諧振噪聲
發布時間:2018-11-21 責任編輯:xueqi
【導讀】以下將詳細講解在開關電源或二極管中的各種紋波噪聲及抑製方法,各種紋波噪聲包括:低頻紋波、高頻紋波、環路紋波、共模噪聲、諧振噪聲,希望能幫到大家。
低頻紋波
低di頻pin紋wen波bo是shi與yu輸shu出chu電dian路lu的de濾lv波bo電dian容rong容rong量liang相xiang關guan。由you於yu開kai關guan電dian源yuan體ti積ji的de限xian製zhi,電dian解jie電dian容rong的de容rong量liang不bu可ke能neng無wu限xian製zhi地di增zeng加jia,導dao致zhi輸shu出chu低di頻pin紋wen波bo的de殘can留liu,該gai輸shu出chu紋wen波bo頻pin率lv隨sui整zheng流liu電dian路lu方fang式shi的de不bu同tong而er不bu同tong。
一般的開關電源由AC/DC和DC/DC兩部分組成。AC/DC的(de)基(ji)本(ben)結(jie)構(gou)為(wei)整(zheng)流(liu)濾(lv)波(bo)電(dian)路(lu),它(ta)輸(shu)出(chu)的(de)直(zhi)流(liu)電(dian)壓(ya)中(zhong)含(han)有(you)交(jiao)流(liu)低(di)頻(pin)紋(wen)波(bo),其(qi)頻(pin)率(lv)為(wei)輸(shu)入(ru)交(jiao)流(liu)電(dian)源(yuan)頻(pin)率(lv)的(de)二(er)倍(bei),幅(fu)值(zhi)與(yu)電(dian)源(yuan)輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv)及(ji)濾(lv)波(bo)電(dian)容(rong)容(rong)量(liang)有(you)關(guan),一(yi)般(ban)控(kong)製(zhi)在(zai)10%以內。該交流紋波經DC/DC變換器衰減後,在開關電源輸出端表現為低頻噪聲,其大小由DC/DC變換器的變比和控製係統的增益決定。

低頻紋波
例如:對普通24V電源來說,電壓型控製DC/DC變換器的紋波抑製比一般為45~50dB,其輸出端的低頻交流紋波有效值為60~120mV。電流型控製DC/DC變bian換huan器qi的de紋wen波bo抑yi製zhi比bi稍shao有you提ti高gao,但dan其qi輸shu出chu端duan的de低di頻pin交jiao流liu紋wen波bo仍reng較jiao大da。若ruo要yao實shi現xian開kai關guan電dian源yuan的de低di紋wen波bo輸shu出chu,則ze必bi須xu對dui低di頻pin電dian源yuan紋wen波bo采cai取qu濾lv波bo措cuo施shi。可ke采cai用yong前qian級ji預yu穩wen壓ya和he增zeng大daDC/DC變換器閉環增益來消除。
低頻紋波的抑製
a、加大輸出低頻濾波的電感,電容參數,使低頻紋波降低到所需的指標。
b、采用前饋控製方法,降低低頻紋波分量。
高頻紋波
高gao頻pin紋wen波bo噪zao聲sheng來lai源yuan於yu高gao頻pin功gong率lv開kai關guan變bian換huan電dian路lu,在zai電dian路lu中zhong,通tong過guo功gong率lv器qi件jian對dui輸shu入ru直zhi流liu電dian壓ya進jin行xing高gao頻pin開kai關guan變bian換huan而er後hou整zheng流liu濾lv波bo再zai實shi現xian穩wen壓ya輸shu出chu的de,在zai其qi輸shu出chu端duan含han有you與yu開kai關guan工gong作zuo頻pin率lv相xiang同tong頻pin率lv的de高gao頻pin紋wen波bo,其qi對dui外wai電dian路lu的de影ying響xiang大da小xiao主zhu要yao和he開kai關guan電dian源yuan的de變bian換huan頻pin率lv、輸出濾波器的結構和參數有關,設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紋波的濾波要求。


高頻紋波
高頻紋波的抑製
a、提高開關電源工作頻率,以提高高頻紋波頻率,有利於抑製輸出高頻紋波。
b、加大輸出高頻濾波器,可以抑製輸出高頻紋波。
c、采用多級濾波。
共模紋波噪聲
由於功率器件與散熱器底板和變壓器原、副fu邊bian之zhi間jian存cun在zai寄ji生sheng電dian容rong,導dao線xian存cun在zai寄ji生sheng電dian感gan,因yin此ci當dang矩ju形xing波bo電dian壓ya作zuo用yong於yu功gong率lv器qi件jian時shi,開kai關guan電dian源yuan的de輸shu出chu端duan因yin此ci會hui產chan生sheng共gong模mo紋wen波bo噪zao聲sheng。減jian小xiao與yu控kong製zhi功gong率lv器qi件jian、變壓器與機殼地之間的寄生電容,並在輸出側加共模抑製電感及電容,可減小輸出的共模紋波噪聲。

共模紋波噪聲
a.輸出采用專門設計的EMI濾波器
b.降低開關毛刺幅度
超高頻諧振噪聲
超高頻諧振噪聲主要來源於高頻整流二極管反向恢複時二極管結電容、功率器件開關時功率器件結電容與線路寄生電感的諧振,頻率一般為1~10MHz,通過選用軟恢複特性二極管、結電容小的開關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製
通過選用軟恢複特性二極管、結電容小的開關管和減少布線長度等措施可以減少超高頻諧振噪聲。
閉環調節控製引起的紋波噪聲
開kai關guan電dian源yuan都dou需xu對dui輸shu出chu電dian壓ya進jin行xing閉bi環huan控kong製zhi,調tiao節jie器qi參can數shu設she計ji的de不bu適shi當dang也ye會hui引yin起qi紋wen波bo。當dang輸shu出chu端duan波bo動dong時shi通tong過guo反fan饋kui網wang絡luo進jin入ru調tiao節jie器qi回hui路lu,可ke能neng導dao致zhi調tiao節jie器qi的de自zi激ji振zhen蕩dang,引yin起qi附fu加jia紋wen波bo。此ci紋wen波bo電dian壓ya一yi般ban沒mei有you固gu定ding的de頻pin率lv。

閉環調節控製引起的紋波噪聲
閉環調節控製引起的紋波噪聲的抑製
在開關直流電源中,往往因調節器參數選擇不適當會引起輸出紋波的增大,這部分紋波可通過以下方法進行抑製。
a、在調節器輸出增加對地的補償網絡,調節器的補償可抑製調節器自激引起的紋波增大。
b、合he理li選xuan擇ze閉bi環huan調tiao節jie器qi的de開kai環huan放fang大da倍bei數shu和he閉bi環huan調tiao節jie器qi的de參can數shu,開kai環huan放fang大da倍bei數shu過guo大da有you時shi會hui引yin起qi調tiao節jie器qi的de振zhen蕩dang或huo自zi激ji,使shi輸shu出chu紋wen彼bi含han量liang增zeng加jia,過guo小xiao的de開kai環huan放fang大da倍bei數shu使shi輸shu出chu電dian壓ya穩wen定ding性xing變bian差cha及ji紋wen波bo含han量liang增zeng加jia,所suo以yi調tiao節jie器qi的de開kai環huan放fang大da倍bei數shu及ji閉bi環huan調tiao節jie器qi的de參can數shu要yao合he理li選xuan取qu,調tiao試shi中zhong要yao根gen據ju負fu載zai狀zhuang況kuang進jin行xing調tiao節jie。
c、在反饋通道中不增加純滯後濾波環節,使延時滯後降到最小,以增加閉環調節的快速性和及時性,對抑製輸出電壓紋波是有益的。
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