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开关电源噪声的产生与抑制

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kkzz|  楼主 | 2016-4-1 21:10 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
开关电源, 电源噪声, 场效应管, 变压器, 电源拓扑

　　一、电源模块噪声的产生
　　反激式开关电源拓扑结构，如图 1所示。由场效应管Q1导通，输入电流流过变压器和场效应管Q1，再场效应管Q1关断，使得输入电流通过电磁感应到变压器的输出端，实现能量的传递。由于变压器初级存在漏感，漏感和场效应管Q1的寄生电容产生振荡，振荡产生的减压尖峰，在能量传递过程中，也传递到了输出端，形成噪声。漏源级的电压波形如图 2所示。

图 1 反激式电源拓扑


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沙发
kkzz|  楼主 | 2016-4-1 21:11 | 只看该作者


图 2 场效应管漏极电压波形



　　二、好的布局设计抑制噪声
　　在设计的过程中，工程师们都会在场效应管DS两端加吸收电路，减小尖峰，可以有效的减小电源模块的输出噪声。
　　实际应用中，在模块输入输出端加电容，配合好的PCB布局可以更进一步的减小模块的输出纹波与噪声。PCB板的布局，根据电流的流向上放电容，电源模块纹波噪声都不再是问题。下图列举了两种布局方式。

图3 正确的滤波电容PCB板布局


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板凳
kkzz|  楼主 | 2016-4-1 21:12 | 只看该作者


图4 错误的滤波电容PCB布局


　　致远电子研发生产的E_URBD-6W系列模块电源设计时，考虑的电容以及变压器的布局，有效的减小了电源模块输出纹波噪声。下图是典型型号E2405URBD-6W的输出纹波噪声。

图5 优异的纹波噪声


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地板
fentianyou| | 2016-4-1 21:18 | 只看该作者
输出的纹波和噪声电压较大

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5楼
hudi008| | 2016-4-1 21:19 | 只看该作者
缺陷是电磁骚扰大

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6楼
lzmm| | 2016-4-1 21:19 | 只看该作者
每一个开、关过程，电能从输入端被“泵到”输出端，形成一个充电和放电的过程，从而造成输出电压的波动，波动频率与开关的频率相同。

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7楼
minzisc| | 2016-4-1 21:20 | 只看该作者
开关电源自身产生的

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8楼
selongli| | 2016-4-1 21:21 | 只看该作者
由于变压器的激磁成分中含有低频杂音

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9楼
fentianyou| | 2016-4-1 21:21 | 只看该作者
一般为输出电压的1%左右

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10楼
hudi008| | 2016-4-1 21:21 | 只看该作者
最低输出噪声电压也在70 mV以上

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11楼
lzmm| | 2016-4-1 21:21 | 只看该作者
小与开关电源的输入电容和输出电容的容量及品质有关。

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12楼
minzisc| | 2016-4-1 21:21 | 只看该作者
外界电磁场的干扰（EMI）

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13楼
selongli| | 2016-4-1 21:22 | 只看该作者
开关电源变压器本身的问题

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14楼
lzmm| | 2016-4-1 21:23 | 只看该作者
输入滤波电容容量不足

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15楼
minzisc| | 2016-4-1 21:23 | 只看该作者
电路板布线不恰当能够造成干扰引发振荡，导致响声。

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16楼
selongli| | 2016-4-1 21:23 | 只看该作者
使变压器避免产生这样的低频的磁场，也就是从电路上下功夫，使变压器的激磁电流避开这个频段。

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17楼
fentianyou| | 2016-4-1 21:23 | 只看该作者
开关电源变压器的工作状态不稳定

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18楼
hudi008| | 2016-4-1 21:23 | 只看该作者
开关电源自身产生的噪声是一种高频的脉冲串

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19楼
fentianyou| | 2016-4-1 21:24 | 只看该作者
噪声电压的振幅很大程度上与开关电源的拓扑、电路中的寄生状态及PCB的设计有关。

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20楼
lzmm| | 2016-4-1 21:24 | 只看该作者
输出整流快恢复二极管（或肖特基二极管）质量不好

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