[电源]

关于开关电源噪声控制方案介绍

[复制链接]
561|26
手机看帖
扫描二维码
随时随地手机跟帖
火星国务卿|  楼主 | 2020-10-12 14:56 | 显示全部楼层 |阅读模式
                                                

        谈到“开关电源”,最先产生的两个本能反应就是“高效”和“嘈杂”这两个术语。相反,比如说“LDO”(低压差稳压器),所使用的却是“低效”和“安静”这两个相反的描述性术语。不可否认,这些套话不假,但是对待起来却要小心确认:与大多数套话一样,在某些条件和情况下也有例外。



        pIYBAF9rhXWAGu1aAACFbGNgW8Q600.jpg

        图1:TPS62840的STOP模式工作——蓝色是STOP引脚的输入信号,紫红色是输出电压,绿色是电感器电流,所有这些都是在(a)PFM工作和(b)强制PWM在Vin=3.6V、Vout=1.8V和Iout=10mA条件下测量得到的。测量结果包括Cout=10µF。(图片来源:德州仪器

        对RF前端来说,需要低噪声时其占空比应为100%,因此在由嘈杂的开关电源供电的拓扑中使用一个本地LDO,可能就是明智之举。此外,为防止引入噪声,该前端的导轨可能需要滤波,以及仔细的PCB走线布局或分离的电源线布线。相反,对精确的A/D转换来说,仅在转换周期本身期间才需要干净的电源,因此就是间歇性的,并且通常更新速率固定。

        不管转换是“按需”完成还是正式和定期进行,多年来一直使用的一种方法是在转换周期内关闭开关电源,而使转换电路“依靠”电容器提供的无噪声电源工作。这当然是可行的,但需要对转换器的功率需求和转换周期长度进行可靠的分析,才能正确确定电容器的尺寸。

        有一些IC可以简化这种方法的实现。例如,德州仪器(TI)TPS62840是一款1.8V至6.5Vin

        的高效750mA降压开关电源IC,它有一个封装引脚可以控制“停止”(stop)功能,从而可以在消除开关噪声的同时允许电容器提供所需的功率(图1)。它不能提供大量电流,但是对预期的用途来说却很好。TI最近在其博文“AdvantagesoftheSTOPfunctionforlow-noisedata-acquisitionapplications”中对此进行了进一步的讨论。

        显然,这是一种有吸引力的解决方案,但是在与转换有关的软件中也需要小心。在电容器电压下降影响工作之前的所有时间范围内,必须停止开关电源,启动并完成转换,并重新启动开关功能。

        同样重要的是,为了确保潜在的bug或高优先级中断不会使stop或un-stop指令受到延迟,需要对软件进行适当的制定和测试。如果发生这种情况,则噪声或其他难以再现的数据可能会导致转换误差,尤其是在该问题是间歇性的情况下如此。实际上,可以通过给软件增加另一负荷来消除噪声。不然,可能就必须采用某种基于硬件的分立式定时器电路(不,价格低廉的555类定时器在这里可能不适用)。

        o4YBAF9rhXeAB41aAADPXOvqOHU236.jpg

        图2:LT8614和更嘈杂的LT8610的辐射发射与CISPR25B类辐射极限的比较。(图片来源:ADI

        另一种方法是使用非常安静的开关稳压器,例如ADI公司的LT8614“SilentSwitcher”。这款42V、4A同步降压开关电源IC可以轻松超过严格的CISPR25辐射标准(

        图2),此外它对于直流电源轨本身还具有低于10mVP-P、独立于负载电流的低噪声特性。设计人员必须了解转换过程中所发生的不期望噪声中有多少是从DC/DC开关电源辐射出来的,以及直流输出轨上的纹波有多少是由噪声引起的。

        这些ADI公司“SilentSwitcher”的噪声衰减还有一点也很有趣,但并不令人惊讶,那就是它们如何代表了试图“竭力维持”最后一点性能改进的现实。在大多数情况下,不存在单独的“灵丹妙药”可以猛地一下使噪声大幅降低。取而代之的是,如

        AnalogueDialogue**“

        SilentSwitcherDevicesAreQuietandSimple”和LTJournal**“

        SilentSwitcherMeetsCISPRClass5RadiatedEmissionsWhileMaintainingHighConversionEfficiency

        ”所述,更有可能是系统性地研究每个已知和可能尚未了解的噪声源,而设法将其消除。

        当然,这种减少误差源的方法并不新鲜。已故的模拟设计天才JimWilliams1976年在EDN发表的首批**中的一篇“

        This30-ppmscaleprovesthatanalogdesignsaren’tdeadyet

        ”就是一个极好的解释。他的秤设计用于满足一些非常激进的目标:它必须轻便,成本低,能在300.00的满量程范围中分辨0.01磅(即30ppm),永远不需要校准或调整,并且具有0.02%以内的绝对精度。为了实现这一目标,他研究了第一、第二甚至第三阶误差源,并使用各种策略有条不紊地解决了它们。尽管这篇**已经很老(已有将近50年!),元器件和技术发生了许多变化,但它所提供的基础经验仍然有效。

        您是否曾经遇到过必须应对嘈杂的直流电源轨,或工作环境不达标,而无法进行精确的A/D转换和测量的情况?您是怎么处理的呢?是否有那么一步,借此就可以解决大多数或所有的问题,还是您必须使用分层的方法?

        原文刊登于EDN姊妹网站EETimes美国版。

                  

使用特权

评论回复

相关帖子

xyz549040622| | 2020-10-23 10:38 | 显示全部楼层
支持下,谢谢分享!

使用特权

评论回复
kkzz| | 2020-11-2 13:48 | 显示全部楼层
如何抑制dc-dc开关电源噪音   

使用特权

评论回复
hudi008| | 2020-11-2 13:48 | 显示全部楼层
开关电源噪音为什么会产生  

使用特权

评论回复
lzmm| | 2020-11-2 13:48 | 显示全部楼层
如何抑制开关电源的EMI   

使用特权

评论回复
minzisc| | 2020-11-2 13:49 | 显示全部楼层
开关电源的电压纹波对电源有什么影响?

使用特权

评论回复
selongli| | 2020-11-2 13:49 | 显示全部楼层
怎样解决反激开关电源的噪声   

使用特权

评论回复
fentianyou| | 2020-11-2 13:49 | 显示全部楼层
            

使用特权

评论回复
xiaoyaodz| | 2020-11-2 13:49 | 显示全部楼层
开关电源带来的噪声怎么处理

使用特权

评论回复
febgxu| | 2020-11-2 13:50 | 显示全部楼层
在输出端增加CLC的π型滤波线路   

使用特权

评论回复
sdlls| | 2020-11-2 13:50 | 显示全部楼层
开关电源的输出纹波噪音怎么表示

使用特权

评论回复
pixhw| | 2020-11-2 13:51 | 显示全部楼层
电源的震荡电路的频率设置的不合适  

使用特权

评论回复
hudi008| | 2020-11-2 13:51 | 显示全部楼层
如何抑制电源系统的干扰  

使用特权

评论回复
kkzz| | 2020-11-2 13:51 | 显示全部楼层
怎样消除开关电源的纹波与噪声   

使用特权

评论回复
lzmm| | 2020-11-2 13:51 | 显示全部楼层
怎样的电源电路设计能更好的抑制电源噪声

使用特权

评论回复
xiaoyaodz| | 2020-11-2 13:51 | 显示全部楼层
开关电源是否会降低ADC的性能

使用特权

评论回复
fentianyou| | 2020-11-2 13:51 | 显示全部楼层
谢谢楼主分享的资料了。     

使用特权

评论回复
sdlls| | 2020-11-2 13:51 | 显示全部楼层
接LDO滤波 这是减少纹波和噪声最有效的办法

使用特权

评论回复
febgxu| | 2020-11-2 13:51 | 显示全部楼层
在输出端增加一个有源滤波线路  

使用特权

评论回复
selongli| | 2020-11-2 13:51 | 显示全部楼层
开关电源做功放的电源,噪音有多大  

使用特权

评论回复
发新帖 我要提问
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则

681

主题

1534

帖子

7

粉丝