开关电源纹波来源及处理方式

摘要:
电源纹波有五种来源:1、100Hz低频纹波产生的原因:100Hz馒头波是经过工频交流整流后得到的。用片式电容器替换电解电容器将有效降低ESR引起的纹波。参考:功率纹波噪声来自这5个方面!

关电源纹波五种来源:

1、100Hz的低频纹波

起因:工频AC整流后得到100Hz的馒头波。

解决办法:

开关电源纹波来源及处理方式第1张

由上面公式可知,通过并联大电容来增加输出电容,或者提高开关频率,或者减小ESL,可以有效地减小纹波。

将电解电容使用贴片电容代替,将有效地减小ESR引起的纹波【3】

2、高频开关信号引起的纹波

起因:由于开关器件的硬开通和硬关断,产生尖脉冲造成的开关噪声。

解决办法:

开关电源纹波来源及处理方式第2张

通过并联小电容来实现高频滤波。

通过提高开关频率,来减小输出电容电流的变化率。

通过增加驱动信号到场效应管的栅源电阻来抑制高频脉冲尖峰,但是会增加损耗。(适当增加会减少噪声,但是会增加在该电阻上的损耗)

3、寄生参数引起的共模纹波噪声

起因:多数功率开关器件使用外壳作为散热器,产生的等效电容导致的

解决办法:

通过采用快恢复二极管器件。

通过改善PCB线路布局来减小寄生电感。

通过在输入端设计专用的EMI滤波器。

4、超高频开关引起的谐波噪声

起因:功率器件结电容与线路寄生电感引起谐振,该频率一般MHz以上。

例如:二极管反向恢复期间,其等效电容与线路寄生电感发生谐振。

解决办法:

通过减小大电流的布线长度来减小寄生电感。

通过选用结电容小的开关管。

通过串联磁珠来抑制高频噪声。

5、闭环调节控制引起的纹波噪声

起因:在进行反馈调节时,更改新的占空比会引起输出电压跳动,造成新的纹波。(该纹波可能引起输出跳动

特点:该纹波的频率小于等于反馈的调节频率。

解决办法:通过调节反馈算法来降低

注意:

有资料称:纹波主要来源于以下四个方面【2】

1、电容的ESR引起的矩形波分量

2、电容的ESL引起的尖峰

3、电容的充放电引起的三角波分量

4、系统的开关噪声引起的

对于矩阵波电流,输出电压有以下三种成分叠加:

开关电源纹波来源及处理方式第3张

问题: 为什么测量纹波的时候,需要使用20MH的带宽,还要使用短的接地环?

为了减少干扰,部分测试标准中还要求并联电容。

开关电源纹波来源及处理方式第4张

参考资料:

【1】电源纹波噪声都是来自这5个方面!.http://www.360doc.com/content/17/0630/23/39875874_667857046.shtml

【2】系统供电技术-如何控制电源的纹波及噪声分析与控制!.电子产品物联战略及电磁兼容EMC.2018-06-24

【3】输入电容器的选型要着眼于纹波电流、ESR、ESL.http://bbs.elecfans.com/jishu_1693677_1_1.html

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