开关电源之@@“纹波的抑制@@”

本文主要介绍开关电源的@@纹波的抑制@@方法@@。

对于开关纹波@@,理论上和实际上都是@@一定存在的@@。通常的抑制或@@减少它的做法有以@@下@@几种@@:

加大电感和输出电容滤波@@

根据开关电源的@@公式@@,电感内电流波动大小和电感值@@成反比@@,输出纹波和输出电容值@@成反比@@。所以@@加大电感值@@和输出电容值@@可以@@减小纹波@@。纹波电流@@△I可由下式算出@@:

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可以@@看出@@,增加@@L值@@,或@@者@@提高@@开关频率可以@@减小电感内的电流波动@@。

同样@@,输出纹波与输出电容的关系@@:

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可以@@看出@@,加大输出电容值@@可以@@减小纹波@@。

通常的做法@@,对于输出电容@@,使用铝电解电容以@@达到大容量的目的@@。但是@@@@电解电容在抑制高频噪声方面效果不是@@很好@@,而且@@ESR也比较大@@,所以@@会在它旁边并联一个陶瓷电容@@,来弥补铝电解电容的不足@@。

同时@@,开关电源工作时@@,输入端的电压@@Vin不变@@,但是@@@@电流是@@随开关变化的@@。这时输入电源不会很好地提供电流@@,通常在靠近电流输入端@@(以@@BucK型为例@@,是@@SWITCH附近@@),并联电容来提供电流@@。

应用该@@对策后@@,BUCK型开关电源如下图所示@@:

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上面这种做法对减小纹波的作用是@@有限的@@。因为体积限制@@,电感不会做的很大@@;输出电容增加@@到一定程度@@,对减小纹波就没有明显的效果了@@;增加@@开关频率@@,又会增加@@开关损耗@@。所以@@在要求比较严格时@@,这种方法并不是@@很好@@。

二级滤波@@

二级滤波@@,就是@@在输出@@LC滤波之后@@再加一级@@LC滤波器@@。LC滤波器@@对噪声纹波的抑制@@作用比较明显@@,根据要除去的纹波频率选择合适的电感@@电容构成滤波电路@@@@,一般能够很好的减小纹波@@。但是@@@@,这种情况下需要考虑反馈比较电压的采样点@@。

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采样点选在@@LC滤波器@@之前@@(Pa),输出电压会降低@@。因为任何电感都有一个直流电阻@@,当有电流输出时@@,在电感上会有压降产生@@,导致电源的输出电压降低@@。而且@@这个压降是@@随输出电流变化的@@。

采样点选在@@LC滤波器@@之后@@@@(Pb),这样输出电压就是@@我们所希望得到的电压@@。但是@@@@这样在电源系统内部引入了一个电感和一个电容@@,有可能会导致原本稳定的系统变得不稳定@@。

二级变换@@

在输出之后@@接一级@@LDO变换作为滤波@@。这是@@减少纹波和噪声最有效的办法@@,输出电压恒定@@,不需要改变原有的反馈系统@@,但也是@@成本最高@@,功耗最高的办法@@。

任何一款@@LDO都有一项指标@@:噪音抑制比@@。经过@@LDO之后@@,开关纹波一般在@@10mV以@@下@@。对几百@@KHz的开关纹波@@,LDO的抑制效果非常好@@。但在高频范围内@@,该@@LDO的效果就不那么理想了@@。

对于减小纹波@@,开关电源的@@PCB布线也非常关键@@。

在二极管上并联@@C或@@者@@RC电路@@

在二极管上并联@@电容@@C或@@RC的方式需要区别@@RC Snubber电路@@。对于高频噪声@@,由于频率高幅值@@较大@@,后级滤波虽然有一定作用@@,但效果不明显@@。这方面有专门的研究@@,简单的做法是@@在二极管上并电容@@C或@@RC,或@@串联电感@@。

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上图是@@实际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振荡器@@,产生高频振荡@@。为了抑制这种高频振荡@@,需在二极管两端并联电容@@C或@@RC缓冲网@@络@@。电阻一般取@@10Ω-100Ω,电容取@@4.7pF-2.2nF。

在二极管上并联@@的电容@@C或@@者@@RC,其取值@@要经过@@反复试验才能确定@@。如果选用不当@@,反而会造成更严重的振荡@@。

对高频噪声要求严格的话@@,可以@@采用软开关技术@@@@。

二极管后接电感滤波@@

这是@@常用的抑制高频噪声的方法@@。针对产生噪声的频率@@,选择合适的电感@@188足彩外围@@app ,同样@@能够有效地抑制噪声@@。需要注意的是@@@@,电感的额定电流要满足实际的要求@@。

来源@@: 硬件助手@@