開關電源紋波噪聲產(chǎn)生原因，開關電源紋波噪聲怎么解決

開關電源紋波噪聲產(chǎn)生原因

開關器件：

開關電源中的開關器件（如MOSFET、IGBT等）在開關過程中會產(chǎn)生瞬態(tài)的電壓和電流變化，這些變化會在電源的輸出端產(chǎn)生紋波噪聲。尤其是在開關管高速開通與關斷時，其導通與截止期間會產(chǎn)生很大的沖擊電流，從而在輸出端形成紋波噪聲。

整流二極管：

在整流過程中，整流二極管會產(chǎn)生反向恢復電流，這個電流會在輸出端形成紋波噪聲。尤其是當輸出二極管D的電流下降到零時，反向恢復電流最大，從而會加大輸出紋波。

濾波電容：

輸出濾波電容的電容量和ESR（等效串聯(lián)電阻）會影響紋波噪聲的大小。如果濾波電容的容量不足或者ESR過大，都會使紋波噪聲增大。

電感：

在開關電源中，電感通常用于儲能和濾波。但是，電感中的線圈和磁芯之間可能會存在寄生電容，這些寄生電容會與電感本身構成諧振電路，從而在輸出端產(chǎn)生紋波噪聲。

PCB布局：

開關電源的PCB布局不合理也可能導致紋波噪聲的產(chǎn)生。例如，如果開關器件、濾波電容、電感等關鍵元件的布局過于緊密或不合理，可能會導致電磁干擾的增加，從而增大紋波噪聲。

工作環(huán)境：

開關電源的工作環(huán)境也可能影響其紋波噪聲的大小。例如，高溫、高濕、高海拔等惡劣環(huán)境可能會使開關電源的元件性能下降，從而增大紋波噪聲。

開關電源紋波噪聲怎么解決

開關電源紋波噪聲的解決方法可以歸納為以下幾個主要方面：

1. 增大濾波元件

電感和輸出電容：根據(jù)開關電源的公式，電感內(nèi)電流波動大小和電感值成反比，輸出紋波和輸出電容值成反比。因此，加大電感值和輸出電容值可以減小紋波。通常，使用鋁電解電容以達到大容量的目的，并在其旁邊并聯(lián)陶瓷電容來彌補鋁電解電容在高頻噪聲抑制方面的不足。

LC濾波器：在電路中增加一級LC濾波器，對噪紋波的抑制作用較明顯?？梢愿鶕?jù)要除去的紋波頻率選擇合適的電感電容構成濾波電路。

2. 優(yōu)化電源設計

前饋控制：采用前饋控制方法，降低低頻紋波分量。

提高工作頻率：提高開關電源工作頻率，以減少對高頻開關紋波的濾波要求。

多級濾波：通過多級濾波進一步降低紋波和噪聲。

3. 減小寄生參數(shù)影響

共模紋波噪聲：由于功率器件與散熱器底板和變壓器原、副邊之間存在寄生電容，導線存在寄生電感，因此會產(chǎn)生共模紋波噪聲。減小與控制功率器件、變壓器與機殼地之間的寄生電容，并在輸出側(cè)加共模抑制電感及電容，可減小輸出的共模紋波噪聲。

4. 使用LDO濾波

LDO濾波：在開關電源輸出之后，接LDO（低壓差線性穩(wěn)壓器）濾波是減少紋波和噪聲最有效的辦法。雖然這種方法成本較高且功耗較大，但對于需要高精度輸出的應用來說是一個好的選擇。

5. PCB布線優(yōu)化

布線優(yōu)化：開關電源的PCB布線也非常關鍵。對于高頻噪聲，簡單的做法是在二極管上并電容C或RC，或串聯(lián)電感。有專門的開關電源PCB工程師負責這方面的優(yōu)化。

6. 二極管優(yōu)化

二極管并聯(lián)電容：在二極管上并聯(lián)電容C或RC可以減小高頻振蕩。但需注意，并上電容或RC線路可能構成振蕩線路，需仔細調(diào)整參數(shù)以避免電源發(fā)生振蕩現(xiàn)象。

7. 使用EMI濾波器

輸出濾波器：在輸出端采用專門設計的EMI濾波器，可以有效減小輸出的共模紋波噪聲。

綜上所述，解決開關電源紋波噪聲的方法涵蓋了增大濾波元件、優(yōu)化電源設計、減小寄生參數(shù)影響、使用LDO濾波、PCB布線優(yōu)化、二極管優(yōu)化和使用EMI濾波器等多個方面。根據(jù)具體的應用場景和需求，可以綜合采用上述一種或多種方法，以達到降低紋波噪聲的目的。