一、紋波、噪音來(lái)源:
對(duì)于開(kāi)關(guān)電源來(lái)說(shuō),到底有沒(méi)有一些方法能夠減小它的紋波呢?
要控制減小紋波,首先肯定要知道開(kāi)關(guān)電源紋波的來(lái)源。紋波其實(shí)大致上是和開(kāi)關(guān)頻率是同頻的,,在穩(wěn)態(tài)時(shí)電壓在電感兩端滿足伏秒平衡,這時(shí)電流會(huì)在開(kāi)關(guān)過(guò)程中上下波動(dòng),因此這波動(dòng)的電流就會(huì)形成波動(dòng)的電壓,也就是紋波了。除了紋波,開(kāi)關(guān)電源還會(huì)產(chǎn)生噪聲,這是兩個(gè)不同的概念。噪聲一般是由開(kāi)關(guān)切換時(shí),變化的上升時(shí)間(或下降時(shí)間)激發(fā)出的奇數(shù)倍頻的高頻分量,還有就是由于二極管實(shí)際上是由電容電感串聯(lián)的等效電感,在反向?qū)ǖ乃查g引起的高頻諧振。一般是幾十MHz,遠(yuǎn)高于紋波的頻率,而且噪聲的幅度也較高。
下面就大致總結(jié)下幾種減小紋波的方法。
既然說(shuō)到紋波與開(kāi)關(guān)頻率和電感的關(guān)系,首先從這兩方面著手。通過(guò)下面幾個(gè)公式:
V=L*△I/△t,輸入輸出電壓與占空比關(guān)系公式,以及伏秒平衡公式可以得到下面關(guān)于紋波與頻率和電感L的公式如下(大家可以自己推導(dǎo)下):
△V=(15-12)*12/15/47/180k=0.28v(以輸入15v,輸出12v,電感47uH為例)
這里可以得到紋波的大小是和電感L和開(kāi)關(guān)頻率f是成反比的,因此從理論上認(rèn)為增加電感值或者提高開(kāi)關(guān)頻率都可以減小紋波。另外根據(jù)電流I=C*△V/△t,又可以變換出:
△V=6/470/180=70mV
又可以得到輸出電容與紋波成反比,因此理論上也可以通過(guò)增加輸出電容的容值來(lái)減小紋波。
二、降低紋波噪音方法:
1、更換較高頻率的pwm芯片、增大儲(chǔ)能電感值、增加輸出電容容值、選取低ESR的電容:
因電感受體積的限制,不可能再做得更大,大的電容又會(huì)帶來(lái)ESR的增大,當(dāng)然你可以多并幾個(gè)電容。提高開(kāi)關(guān)頻率嘛,又會(huì)增加損耗。
2、再加一級(jí)LC濾波器電路(效果不錯(cuò))。
3、增加一級(jí)LDO:把開(kāi)關(guān)電源的輸出接到LDO電源的輸入,這樣的系統(tǒng)的輸出電壓紋波的確可以做的很好。也規(guī)避了LDO電源效率低的缺點(diǎn)。
4、二極管或開(kāi)關(guān)MOS管并聯(lián)RC電路,二極管后接電感進(jìn)行EMI濾波。
5、從PCB設(shè)計(jì)布局布線方面考慮來(lái)減小紋波:
對(duì)減小紋波,高頻開(kāi)關(guān)電源的PCB設(shè)計(jì)布局布線也非常關(guān)鍵,PCB分布參數(shù)會(huì)導(dǎo)致調(diào)整誤差或?yàn)V波效率變差,嚴(yán)重時(shí)甚至可能導(dǎo)致自激(一般在特定的負(fù)載強(qiáng)度下發(fā)生),所以得高度重視電源布局布線??蓮南旅鎺c(diǎn)考慮:、
A、 取樣回路和濾波回路要盡量貼近開(kāi)關(guān)電源IC;
B、 二極管擺法、FB、環(huán)路最小等等;
C、 PCB走線不可太長(zhǎng)、太細(xì),類(lèi)似的儲(chǔ)能電感也有同樣原則,只是影響稍小,布局、走線不利相當(dāng)于降低了電感的Q值;
D、
PCB層疊法:大的地平面、小的層疊間距。 電源平面與地平面盡力靠近,行成平面耦合電容。
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