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| 如何解決開關(guān)電源的噪音？ |
| 發(fā)布時(shí)間：2019/8/15 來源：渝和電力 閱讀：4777次 |
噪音來源于PCB設(shè)計(jì)、電路振蕩和磁元件三方面：
1、電路震蕩
電源輸出有很大的低頻穩(wěn)波。多是電路穩(wěn)定余度不夠引起。理論上可以用系統(tǒng)控制理論中的頻域法/時(shí)域法或勞斯判據(jù)做理論分析。現(xiàn)在，可以用計(jì)算機(jī)仿真方法方便的驗(yàn)證電路穩(wěn)定性，以避免自激振蕩發(fā)生，有多款軟件可以用。對(duì)于已經(jīng)做好的電路，可以增加輸出濾波電容或電感、改變信號(hào)反饋位置、增加PI調(diào)節(jié)的積分電容、減少開環(huán)放大倍數(shù)等方法改善。
2、PCB設(shè)計(jì)
主要是EMI噪音引起，射頻噪音調(diào)整PI調(diào)節(jié)器，使輸出誤差信號(hào)中包含擾動(dòng)。主要查看高頻電容是否離開關(guān)元件太遠(yuǎn)，是否有大的C形環(huán)繞布線等。
控制電路的PCB線至少有兩點(diǎn)以上和功率電路共用。PCB覆銅線并非理想導(dǎo)體，它總是可以等效成電感或電阻體，當(dāng)功率電流流過了和控制回路共用的PCB線，在PCB上產(chǎn)生電壓降落，控制電路各節(jié)點(diǎn)分散在不同位置時(shí)，功率電流引起的電壓降對(duì)控制網(wǎng)絡(luò)家入了擾動(dòng)，使電路發(fā)出噪音。這顯現(xiàn)多發(fā)生在功率地線上，注意單點(diǎn)接地可以改善。
3、磁元件
磁材有磁至應(yīng)變的特點(diǎn)，漆包線也會(huì)在泄露磁場中受到電動(dòng)力的左右，這些因素的共同作用下，局部會(huì)發(fā)生泛音或1/N頻率的共振。改變開關(guān)頻率和磁元件浸漆可以改善。
噪音干擾源
由以上分析可以知道開關(guān)電源中的噪聲干擾源很多,干擾途徑是多種多樣的,影響較大的噪聲干擾源可以歸納為以下三種：
1.二極管的反向恢復(fù)時(shí)間引起的干擾。
2.開關(guān)管工作時(shí)產(chǎn)生的諧波干擾。
功率開關(guān)管在導(dǎo)通時(shí)流過較大的脈沖電流，在截止期間，高頻變壓器繞組漏感引起的電流突變，也會(huì)產(chǎn)生尖峰干擾。
3.交流輸入回路產(chǎn)生的干擾。
開關(guān)電源輸入端整流管在反向恢復(fù)期間也會(huì)引起高頻衰減振蕩產(chǎn)生干擾。一般整流電路后面總要接比較大的濾波電容，因而整流管的導(dǎo)通角較小，會(huì)引起很大的充電電流，使交流輸入側(cè)的交流電流發(fā)生畸變，影響了電網(wǎng)的供電質(zhì)量。另外，濾波電容的等效串聯(lián)電感對(duì)產(chǎn)生干擾也有較大的影響。
所有這些干擾按傳播途徑可以分為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩類。開關(guān)電源產(chǎn)生的尖峰干擾和諧波干擾能量通過開關(guān)電源輸入輸出線傳播出去形成的干擾稱為傳導(dǎo)干擾。諧波和寄生振蕩的能量，通過輸入輸出線傳播時(shí)，在空間產(chǎn)生電場和磁場，這些通過電磁輻射產(chǎn)生的干擾稱為輻射干擾。
正因?yàn)殚_關(guān)電源本身就是一個(gè)強(qiáng)干擾源、所以除了電路上采取措施抑制其電磁干擾產(chǎn)生外，還應(yīng)對(duì)開關(guān)電源進(jìn)行有效的電磁屏蔽，濾波以及接地。
抑制噪音的方法
形成電磁干擾的三要素是干擾源、傳播途徑和受擾設(shè)備，因而，抑制電磁干擾也應(yīng)該從這三個(gè)方面著手。首先應(yīng)該抑制干擾源，直接消除干擾原因;其次是消除干擾源和受擾設(shè)備之間的耦合和輻射，切斷電磁干擾的傳播途徑;第三是提高受擾設(shè)備的抗擾能力，降低其對(duì)噪聲的敏感度。第三點(diǎn)不是本文討論的范圍。
采用功率因數(shù)校正（PFC）技術(shù)和軟開關(guān)功率變換技術(shù)能大大降低噪聲幅度。
電路上的措施
開關(guān)電源產(chǎn)生電磁干擾的主要原因是電壓和電流的急劇變化，因此需要盡可能地降低電路中的電壓和電流的變化率（du/dt、di/dt）。采用吸收電路也是抑制電磁干擾的好辦法。吸收電路的基本原理就是開關(guān)斷開時(shí)為開關(guān)提供旁路，吸收蓄積在寄生分布參數(shù)中的能量，從而抑制干擾發(fā)生。常用的吸收電路有RC、RCD、LC無源吸收網(wǎng)絡(luò)和有源吸收網(wǎng)絡(luò)。
濾波是抑制傳導(dǎo)干擾的一種很好的方法。例如，在電源輸入端接上濾波器可以抑制開關(guān)電源產(chǎn)生并向電網(wǎng)反饋的干擾，也可以抑制來自電網(wǎng)的噪聲對(duì)電源本身的侵害。在濾波電路中，還采用很多專用的濾波元件，如穿心電容器，三端電容器，鐵氧體磁環(huán)，他們能夠改善電路的濾波特性。恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)或選擇濾波器，并正確地安裝濾波器，是抗干擾技術(shù)的重要組成部分。
2.結(jié)構(gòu)上的措施：屏蔽
屏蔽是解決電磁兼容問題的重要手段之一，目的是切斷電磁波的傳播途徑。大部分電磁兼容問題都可以通過電磁屏蔽來解決。用電磁屏蔽的方法解決電磁干擾問題的最大好處是不會(huì)影響電路的正常工作。
屏蔽分為電屏蔽、磁屏蔽和電磁屏蔽。
對(duì)開關(guān)電源來說，主要是要做好機(jī)殼的屏蔽、高頻變壓器的屏蔽、開關(guān)管和整流二極管的屏蔽以及控制、驅(qū)動(dòng)電路的屏蔽等，并要通過各種方法提高屏蔽效能。
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