加入收藏 | 设为首页 |

澳元汇率-电路中开关电源波纹的发生、丈量及按捺

海外新闻 时间: 浏览:265 次

咱们终究的意图是要把输出纹波下降到可以忍耐的程度,到达这个意图最底子的解决办法便是要尽量避免纹波的发生,首先要清楚开关电源纹波的品种和发生原因。


上图是开关电源中最简略的拓扑结构-buck降压型电源。

跟着SWITCH的开关,电感L中的电流也是在输出电流的有用值上下动摇的。所以在输出端也会呈现一个与SWITCH澳元汇率-电路中开关电源波纹的发生、丈量及按捺同频率的纹波,一般所说的纹波便是指这个。它与输出电容的容量和ESR有联系。这个纹波的频率与开关电源相同,为几十到几百KHz。

别的,SWITCH一般选用双极性晶体管或许MOSFET,不管是哪种,在其导通和截止的时分,都会有一个上升时间和下降时间。这时分在电路中就会呈现一个与SWITCH上升下降时间的频率相同或许奇数倍频的噪声,一般为几十MHz。相同二极管D在反向恢复瞬间,其等效电路为电阻电容和电感的串联,会引起谐振,发生的噪声

频率也为几十MHz。这两种噪声一般叫做高频噪声,幅值一般要比纹波大得多。


假如是AC/DC变换器,除了上述两种纹波(噪声)以外,还有AC噪声,频率是输入AC电源的频率,为50~60Hz左右。还有一种共模噪声,是因为许多开关电源的功率器材运用外壳作为散热器,发生的等效电容导致的。

开关电源纹波的丈量

根本要求:

运用示波器AC耦合

20MHz带宽约束

拔掉探头的地线

1,AC耦合是去掉叠加的直流电压,得到准确的波形。

2,翻开20MHz带宽约束是避免高频噪声的搅扰,避免测出过错的成果。因为高频成分幅值较大,丈量的时分应除掉。

3,拔掉示波器探头的接地夹,运用接地环丈量,是为了削减搅扰。许多部分没有接地环,假如差错答应也直接用探头的接地夹丈量。但在判别是否合格时要考虑这个要素。

还有一点是要运用50终端。横河示波器的材料上介绍说,50模块是除掉DC成分,准确丈量AC成分。可是很少有示波器配这种专门的探头,大多数状况是运用标配100K到10M的探头丈量,影响暂时不清楚。

上面是丈量开关纹波时根本的留意事项。假如示波器探头不是直接触摸输出点,应该用双绞线,或许50同轴电缆办法丈量。

在丈量高频噪声时,运用示波器的全通带,一般为几百兆到GHz等级。其他与上述相同。或许不同的公司有不同的测验办法。归根结底第一要清楚自己的测验成果。第二要得到客户认可,

关于示波器:

有些数字示波器因为搅扰和存储深度的原因,无法正确的丈量出纹波。这时应替换示波器。这方面有时分尽管老的模仿示波器带宽只要几十兆,但体现要比数字示波器好。

开关电源纹波的按捺

关于开关纹波,理论上和实践上都是必定存在的。 一般按捺或削减它的做法有三种:

1,加大电感和输出电容滤波

依据开关电源的公式,电感内电流动摇巨细和电感值成反比,输出纹波和输出电容澳元汇率-电路中开关电源波纹的发生、丈量及按捺值成反比。所以加大电感值和输出电容值可以减小纹波。


上图是开关电源电感L内的电流波形,其纹波电流△I可由下式算出:


可以看出,添加L值,或许进步开关频率可以减小电感内的电流动摇。

相同,输出纹波与输出电容的联系:vripple=Imax/(Cof)。 可以看出,加大输出电容值可以减小纹波。

一般的做法,关于输出电容,运用铝电解电容以到达大容量的意图。可是电解电容在按捺高频噪声方面作用不是很好,并且ESR也比较大,所以会在它周围并联一个陶瓷电容,来补偿铝电解电容的缺乏。

一起,开关电源作业时,输入端的电压Vin不变,可是电流是随开关改动的。这时输入电源不会很好地供给电流,一般在接近电流输入端(以BucK型为例,是SWITcH邻近),并联电容来供给电流。

使用该对策后,BUCK型开关电源如下图所示:


上面这种做法对减小纹波的作用是有限的。因为体积约束,电感不会做的很大;输出电容添加到必定程度,对减小纹波就没有显着的作用了;添加开关频率,又会添加开关丢失。所以在要求比较严厉时,这种办法并不是很好。

关于开关电源的原理等,可以参阅各类开关电源规划手册。

2,二级滤波,便是再加一级LC滤波器

LC滤波器对噪纹波的按捺作用比较显着,依据要除掉的纹波频率挑选适宜的电感电容构成滤波电路,一般可以很好的减小纹波。

可是,这种状况下需求考虑反应比较电压的采样点。(如下图所示)


采样点选在LC滤波器之前(Pa),输出电压会下降。因为任何电感都有一个直流电阻,当有电流输出时,在电感上会有压降发生,导致电源的输出电压下降。并且这个压降是随输出电流改动的。

采样点选在LC滤波器之后(Pb),这样输出电压便是咱们所期望得到的电压。可是这样在电源体系内部引入了一个电感和一个电容,有或许会导致体系不安稳。关于体系安稳,许多材料有介绍,这儿不具体写了。

3,开关电源输出之后,接LDO滤波

这是削减纹波和噪声最有用的办法,输出电压稳定,不需求改动原有的反应体系,但也澳元汇率-电路中开关电源波纹的发生、丈量及按捺是本钱最高,功耗最高的办法。

任何一款LDO都有一项目标:噪音按捺比。是一条频率-dB曲线,如右图是凌特公司LT3024的曲线。


通过LDO之后,开关纹波一般在10mV以下。

下图是LDO前后的纹波比照:


比照曲线上图的曲线和左图的波形,可以看出对几百KHz的开关纹波,LDO的按捺作用十分好。但在高频范围内,该LDO的作用就不那么理想了。

对减小纹波。开关电源的PCB布线也十分要害,这是个很赫手的问题。有专门的开关电源PCB 工程师,简略的可以参阅美国国半公司的AN1229:SIMPLE SWITCHER PCB Layout Guidelines, (网澳元汇率-电路中开关电源波纹的发生、丈量及按捺上有翻译的中文摘要)

关于高频噪声,因为频率高幅值较大,后级滤波尽管有必定作用,但作用不显着。这方面有专门的研讨,简略的做法是在二极管上并电容C或RcommitionC,或串联电感。

4,在二极管上并电容C或RC


上图是实践用二极管的等效电路。二极管高速导通截止时,要考虑寄生参数。在二极管反向恢复期间,等效电感和等效电容成为一个RC振动器,发生高频振动。为了按捺这种高频振动,需在二极管两头并联电容C或RC缓冲网络。电阻一般取10-100 ,电容取4.7pF-2.2nF。

在二极管上并联的电容C或许RC,其取值要通过重复实验才干确认。假如选用不妥,反而会形成更严峻的振动。

对高频噪声要求严厉的话,可以选用软开关技能。关于软开关,有许多书专门介绍。

5,二极管后接电感(EMI滤波)

这也是常用的按捺高频噪声的办法。针对发生噪声的频率,挑选适宜的电感元件,相同可以有用地按捺噪声。需求留意的是,电感的额定电流要满意实践的要求。比较简略的做法,不再具体解说。

小结

以上是关于开关电源纹波,总结的一些内容,假如能加些波形就更好了。尽管或许不太全,但对一般的使用现已足够了。关于噪声按捺,实践中并不必定悉数使用,重要的是依据自己的规划要求,比方产品体积,本钱,开发周期等,挑选适宜的办法。