欧宝娱乐登入仪表谈开关电源噪声源和减小开关电源噪声的措施

2018/7/6 22:58:06 人评论 次浏览 分类:电子技术  文章地址:/tech/2068.html

本文对开关电源的差模噪声、共膜噪声产生的原因及噪声流程模板的路径进行分析,并针对性提出减小开关电源噪声的具体措施供大家参考。

噪声源
噪声源指造成?镋MI 的源头?氐缭磁繁τ槔值侨胫兄饕蠨C/DC开关管、PFC开关管、辅助电源开关管以及一些功率磁性元件、单片机晶振(主要影响引出的信号线)。根据欧宝娱乐登入仪表以往的经验,最厉害的噪声一般来自DC-DC副边的整流和续流二极管。

噪声的流动在?槟诓考巴獠慷际窍低车模胍酆显北摺⒏鞲龈衾氲牡ピ缏贰⒅芪Щ肪车茸酆戏治觯治鲈肷牧鞫荒芙鼋霭蜒酃饧性谄娴男》段凇U庖坏阋欢ㄒ渭牵阂酉低车慕嵌热娴胤治觥

噪声分类
噪声通常分为差模噪声和共模噪声,具体如下:
1、差模噪声源      
差模噪声主要由较大的di/dt造成的,如大电流开关回路大电流快速切换时,桥式整流电路充电截止时等。大电流切换往往伴随较大的电压尖峰(不仅仅指开关管两端的,还包括一段走线两端的),该电压尖峰是差模噪声大小的直接表现形式,电压尖峰越大则一般差模噪声越大。 
减小差模噪声的主要方向有:

①减小引线、走线的寄生电感以减小大电流切换时的感应噪声电压;
②减慢开关管切换的速度;
③在合适的位置(如一段走线的两侧)加上去耦电容等;

2、共模噪声源       
共模噪声主要由较大的dv/dt形成的,由于工作信号的铜皮不可避免的与保护地(如机壳或者一块铜皮)存在分布电容,当工作信号的一块面积(铜皮、器件体等)存在较大的电压波动(如开关切换)时就会在保护地上感应出相同频率的电流,从而形成共模噪声。 
减小共模噪声的主要方向有:

①减小分布电容(减小面积或者增大距离);
②减慢开关的速度,减小dv/dt;

3、差模与共模噪声的相互转换     
在一定条件下差模噪声和共模噪声会互相转换。共模滤波回路的阻抗不对称(Y电容不对称或者两根功率线上的感抗不相同)将会使共模噪声转换成差模噪声;差模滤波回路相对的不平衡也会导致差模噪声转换成共模噪声。
因此,在原理图设计和PCB 设计时就应该尽可能保持滤波回路尤其是输入、输出滤波器的对称性,以避免各种噪声互相转换,尽量使噪声简单、单一。

4、开关电源主要噪声源     
不管是传导还是辐射,EMI均主要来自dv/dt(尖峰)或di/dt(尖峰或谐振峰)的V/ns或A/ns的地方,而不只是开关频率的dv/dt 或di/dt。电压尖峰必然伴随电流尖峰,电流尖峰也必然伴随电压尖峰,共模噪声往往和差模噪声同时产生?氐缭吹闹饕肷从蠵FC开关管、PFC二极管、DC/DC开关管、DC/DC二极管、功率磁性元件等,最厉害的噪声一般都来自DC/DC的整流或续流二极管。
开关电源
噪声流出模板的路径

1、传导    
传导噪声流出?榈穆肪吨饕幸韵录钢(按照危害大小从小到大列举):
①从噪声源直接通过走线和器件流出;
②噪声经过一次或多次耦合(感性的或容性的)或转换(共模与差模之间)从输入滤波器内侧流出;
③保护地线连接不好,产生地噪声(这在电源系统中危害较大);
④ 噪声直接耦合到传导测试端口并流出?(如输入输出相距太近产生耦合构成回路造成EMI较大,再如功率磁性元件距离端口太近造成EMI较大,这种情况一旦发生则很难解决,因此,要特别注意)。

2、辐射      

辐射噪声流出?榈穆肪吨饕幸韵录钢(按照危害大小从小到大列举):
①噪声形成场并通过不完善的屏蔽泄漏出?椋
②噪声形成场耦合到?榈母鞲龆丝诓⒋幽?橐鱿叻涑鋈ィ
③从噪声源经过走线和器件传到?榈母鞲鲆鱿呱喜⒋右鱿叱鋈ァ
辐射测试中?榈囊鱿呤强氐缭茨?樵斐煞涞闹饕颍谏杓剖庇Ω镁】赡艿丶跎倌?榈囊鱿撸匦胍龅模芏淘蚨獭
作者:杨晔龙、胡艳

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