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詳解開關(guān)電源紋波來源及控制

鉅大LARGE  |  點擊量:666次  |  2019年12月27日  

OFweek電源網(wǎng):開關(guān)電源輸出紋波主要來源于五個方面:輸入低頻紋波、高頻紋波、寄生參數(shù)引起的共模紋波噪聲、功率器件開關(guān)過程中產(chǎn)生的超高頻諧振噪聲和閉環(huán)調(diào)節(jié)控制引起的紋波噪聲。


1、低頻紋波是與輸出電路的濾波電容容量相關(guān)。電容的容量不可能無限制地增加,導(dǎo)致輸出低頻紋波的殘留。交流紋波經(jīng)DC/DC變換器衰減后,在開關(guān)電源輸出端表現(xiàn)為低頻噪聲,其大小由DC/DC變換器的變比和控制系統(tǒng)的增益決定。電流型控制DC/DC變換器的紋波抑制比電壓型稍有提高。但其輸出端的低頻交流紋波仍較大。若要實現(xiàn)開關(guān)電源的低紋波輸出,則必須對低頻電源紋波采取濾波措施。可采用前級預(yù)穩(wěn)壓和增大DC/DC變換器閉環(huán)增益來消除。


低頻紋波抑制的幾種常用的方法:


a、加大輸出低頻濾波的電感,電容參數(shù),使低頻紋波降低到所需的指標(biāo)。


b、采用前饋控制方法,降低低頻紋波分量。


2、高頻紋波噪聲來源于高頻功率開關(guān)變換電路,在電路中,通過功率器件對輸入直流電壓進(jìn)行高頻開關(guān)變換而后整流濾波再實現(xiàn)穩(wěn)壓輸出的,在其輸出端含有與開關(guān)工作頻率相同頻率的高頻紋波,其對外電路的影響大小主要和開關(guān)電源的變換頻率、輸出濾波器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)有關(guān),設(shè)計中盡量提高功率變換器的工作頻率,可以減少對高頻開關(guān)紋波的濾波要求。


高頻紋波抑制的目的是給高頻紋波提供通路,常用的方法有以下幾種:


a、提高開關(guān)電源工作頻率,以提高高頻紋波頻率,有利于抑制輸出高頻紋波


b、加大輸出高頻濾波器,可以抑制輸出高頻紋波。


C、采用多級濾波。


3、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(dǎo)線存在寄生電感,因此當(dāng)矩形波電壓作用于功率器件時,開關(guān)電源的輸出端因此會產(chǎn)生共模紋波噪聲。減小與控制功率器件、變壓器與機(jī)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。


減小輸出共模紋波噪聲的常用方法:


a、輸出采用專門設(shè)計的EMI濾波器。


b、降低開關(guān)毛刺幅度。


4、超高頻諧振噪聲主要來源于高頻整流二極管反向恢復(fù)時二極管結(jié)電容、功率器件開關(guān)時功率器件結(jié)電容與線路寄生電感的諧振,頻率一般為1-10MHz,通過選用軟恢復(fù)特性二極管、結(jié)電容小的開關(guān)管和減少布線長度等措施可以減少超高頻諧振噪聲。


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