電源設(shè)計(jì)中如何抑制紋波噪聲

紋波噪聲是衡量電源的一個重要指標(biāo),，一個好的電源必須要把輸出紋波噪聲控制在一個合理的范圍內(nèi),。但一般有哪些行之有效的降低紋波噪聲的對策呢？下面我們拋磚引玉,，簡單討論常用的八個方法,。

1、電源PCB走線和布局
反饋線路應(yīng)避開磁性元件,、開關(guān)管及功率二極管,。

輸出濾波電容放置及走線對紋波噪聲至關(guān)重要,，如圖1所示，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中由于到達(dá)每個電容的阻抗不一樣,，所以高頻電流在三個電容中分配不均勻,，改進(jìn)設(shè)計(jì)中可以看出每個回路長度相當(dāng)即高頻電流會均勻分配到每個電容中。

圖1 電源PCB走線優(yōu)化
如果PCB是多層板,，可以選擇和主電流回路層最近一層覆地,，覆地可以有效的解決噪聲問題，注意,，盡量保證覆地的完整性,。
2、場效應(yīng)管D級與輸入正之間加RCD
一般選擇場效應(yīng)管的反向恢復(fù)時間要比二極管D1慢2~3倍,，以避免形成直通電流,，此電流會產(chǎn)生很強(qiáng)的磁場，可增大輸出噪聲干擾,，所以可人為的通過柵極電阻R4來減慢開關(guān)管的開關(guān)速度,。為了不影響關(guān)斷速度可以在柵極電阻并聯(lián)一個二極管D2如圖2所示。

圖2 場效應(yīng)管優(yōu)化電路
3,、場效應(yīng)管DS端并聯(lián)RC
可以在場效應(yīng)管DS兩端并聯(lián)一個RC電路也可以有效的降低噪聲干擾如圖2所示,，電容C2一般在100P左右，電容值過大會導(dǎo)致場效應(yīng)管的開關(guān)損耗加大,，電阻R2一般選取小于10Ω電阻。
4,、輸出二極管兩端并聯(lián)RC
二極管在高速導(dǎo)通和關(guān)斷時,，反向恢復(fù)期間，二極管的寄生電感和電容會產(chǎn)生高頻振蕩,，為了抑制高頻振蕩可在二極管兩端加RC緩沖電路如圖2所示,，電阻R3一般在1Ω~100Ω，電容C3一般在100pF~1nF,，如果電源工作頻率較低,，效率滿足要求的話，二極管D3可以選擇反向恢復(fù)時間較慢的二極管,。
5,、輸出加二級LC濾波
LC對噪聲和紋波抑制效果比較明顯，根據(jù)紋波頻率選擇合適電感電容值,，但由于柱形電感價格低體積小的優(yōu)點(diǎn),，所以一般LC中電感大都會選擇柱形電感，然而柱形電感是開放式磁結(jié)構(gòu),，對周圍會產(chǎn)生較嚴(yán)重磁干擾,，我們可以采用兩個電感并排放置，且電流流入方向相反，即有助于引導(dǎo)磁通從一個磁柱到另一個磁柱,，從而可以降低電磁干擾,，如圖3所示。

圖3 二級LC濾波原理
6,、變壓器初次級之間加法拉第屏蔽層
變壓器的繞組通過高頻電流時,，變壓器將變成有效的磁場天線，變壓器繞組又承受跳躍電壓,，即變壓器也變成了電場天線,，在初次級之間加法拉第屏蔽層可收集隔離邊界處的噪聲電流，并予以轉(zhuǎn)移到原邊地,，但銅箔應(yīng)為非常薄的銅箔帶,，盡量避免渦流損耗并減小漏感，注意,，銅屏蔽層末端不應(yīng)有電連接,，否則會形成磁短路。
7,、降低變壓器漏感
采用三明治繞法可使初次級繞組耦合更加緊密,，使漏感得以減小，從而到達(dá)減小噪聲的目的,。
8,、變壓器輸出繞組并聯(lián)的合理設(shè)計(jì)
當(dāng)電源輸出電流較大時，通常我們會采用兩個繞組并聯(lián)的方式進(jìn)行使用,，這兩個繞組通常分置于原邊繞組內(nèi)外,，所以直流阻抗會略有差異，從而有可能產(chǎn)生內(nèi)部環(huán)流,，電壓波形也會出現(xiàn)嚴(yán)重的振鈴,，并且電磁干擾會變的更加嚴(yán)重，以及有可能會出現(xiàn)意外的大量發(fā)熱,，如果輸出繞組一定需要并聯(lián)使用,，最好采用如圖4的推薦電路，圖4推薦電路中二極管可以消除兩個不同繞組的不均勻?qū)е碌呢?fù)面影響,。

圖4 變壓器輸出繞組并聯(lián)推薦電路

在設(shè)計(jì)電源時,，有上述八種方式可降低輸出的紋波噪聲，如果選用成品電源,，不管是模塊電源,、普通開關(guān)電源、電源適配器等,，這部分的工作一般都由電源設(shè)計(jì)廠家完成,，客戶只需關(guān)注規(guī)格書寫明的輸出紋波噪聲即可,。如致遠(yuǎn)電子的模塊電源，會標(biāo)出典型的紋波噪聲值,，如E_UHBDD-6W系列,，典型值為60mV VP-P。