如何抑制开关电源的纹波噪声


原标题:如何抑制开关电源的纹波噪声
抑制开关电源的纹波噪声是一个复杂但至关重要的问题,以下是一些有效的抑制方法:
一、低频纹波噪声的抑制
低频纹波噪声主要是由于开关管开关状态的快速变化导致的。在开关管导通和关断过程中,电流和电压的快速变化会产生低频纹波噪声。这种噪声通常具有较低的频率,但可能对电路性能产生较大影响。
加大输出低频滤波的电感和电容参数:通过增加电感值和电容值,可以有效降低低频纹波噪声。但需要注意的是,由于体积和成本的限制,电感和电容的参数不能无限制地增加。
采取前反馈控制方法:通过引入前反馈控制,可以降低低频纹波分量,从而提高电源的稳定性。
二、高频纹波噪声的抑制
高频纹波噪声主要是由于开关电源内部电路中的元件参数不匹配或寄生效应导致的。例如,电容器的寄生电感、电阻器的寄生电容等都会产生高频纹波噪声。这种噪声通常具有较高的频率,但幅度相对较小。
采用多级滤波:通过增加滤波器的级数,可以有效降低高频纹波噪声。多级滤波可以提供更宽的滤波带宽和更好的滤波效果。
加大输出高频滤波器:增加高频滤波器的电容值和电感值,可以更有效地抑制高频纹波噪声。
提高开关电源工作频率:提高开关电源的工作频率,可以使高频纹波噪声的频率更高,从而更容易通过滤波器进行滤除。但需要注意的是,提高工作频率也会增加开关损失和电磁干扰。
三、共模纹波噪声的抑制
共模纹波噪声是由于开关电源内部电路中的元件之间存在电位差而产生的。当开关电源工作在高频时,电位差会导致电流在元件之间流动,从而产生共模纹波噪声。
采取专门设计的EMI滤波器:通过引入EMI滤波器,可以有效降低共模纹波噪声。EMI滤波器能够抑制高频电磁干扰的传输,从而保护电路免受噪声的干扰。
降低开关毛刺幅度:通过优化开关管的驱动电路和参数设置,可以降低开关毛刺的幅度,从而减少共模纹波噪声的产生。
四、超高频谐振噪声的抑制
超高频谐振噪声是由于开关电源内部电路中的元件之间存在谐振效应而产生的。当开关电源工作在高频时,元件之间的谐振效应会导致电流和电压的波动,从而产生超高频谐振噪声。
采用软恢复特性二极管:通过引入软恢复特性二极管,可以降低二极管在反向恢复期间产生的高频振荡,从而减少超高频谐振噪声的产生。
使用结电容小的开关管:选择结电容小的开关管可以降低开关过程中的高频噪声。
减少布线长度:通过优化电路布局和布线设计,可以减少元件之间的寄生电感和电容,从而降低超高频谐振噪声的产生。
五、闭环调节控制引起的纹波噪声的抑制
闭环调节控制是开关电源中常用的控制方法之一。然而,闭环调节控制可能会导致开关电源内部电路中的元件参数发生变化,从而产生纹波噪声。
在调节器输出增加对地的补偿网络:通过增加补偿网络,可以抑制调节器自激引起的纹波增大问题。补偿网络能够提供额外的负反馈,从而稳定输出电压。
合理选择闭环调节器的开环放大倍数和参数:根据负载状况调节开环放大倍数和参数,可以优化闭环调节器的性能,降低纹波噪声的产生。
在反馈通道中不增加纯滞后滤波环节:避免在反馈通道中引入纯滞后滤波环节,可以减小延时滞后,增加闭环调节的快速性和及时性,从而抑制输出电压纹波。
综上所述,抑制开关电源的纹波噪声需要从多个方面入手,包括低频纹波噪声、高频纹波噪声、共模纹波噪声、超高频谐振噪声以及闭环调节控制引起的纹波噪声的抑制。通过综合应用各种抑制方法,可以有效降低开关电源的纹波噪声,提高电源的稳定性和可靠性。
责任编辑:David
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