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详解开关电源纹波来源及控制

导读: 开关电源输出纹波主要来源于五个方面:输入低频纹波、高频纹波、寄生参数引起的共模纹波噪声、功率器件开关过程中产生的超高频谐振噪声和闭环调节控制引起的纹波噪声。

  OFweek电源网:开关电源输出纹波主要来源于五个方面:输入低频纹波、高频纹波、寄生参数引起的共模纹波噪声、功率器件开关过程中产生的超高频谐振噪声和闭环调节控制引起的纹波噪声。

  1、低频纹波是与输出电路的滤波电容容量相关。电容的容量不可能无限制地增加,导致输出低频纹波的残留。交流纹波经DC/DC变换器衰减后,在开关电源输出端表现为低频噪声,其大小由DC/DC变换器的变比和控制系统的增益决定。电流型控制DC/DC变换器的纹波抑制比电压型稍有提高。但其输出端的低频交流纹波仍较大。若要实现开关电源的低纹波输出,则必须对低频电源纹波采取滤波措施。可采用前级预稳压和增大DC/DC变换器闭环增益来消除。

  低频纹波抑制的几种常用的方法:

  a、加大输出低频滤波的电感,电容参数,使低频纹波降低到所需的指标。

  b、采用前馈控制方法,降低低频纹波分量。

  2、高频纹波噪声来源于高频功率开关变换电路,在电路中,通过功率器件对输入直流电压进行高频开关变换而后整流滤波再实现稳压输出的,在其输出端含有与开关工作频率相同频率的高频纹波,其对外电路的影响大小主要和开关电源的变换频率、输出滤波器的结构和参数有关,设计中尽量提高功率变换器的工作频率,可以减少对高频开关纹波的滤波要求。

  高频纹波抑制的目的是给高频纹波提供通路,常用的方法有以下几种:

  a、提高开关电源工作频率,以提高高频纹波频率,有利于抑制输出高频纹波

  b、加大输出高频滤波器,可以抑制输出高频纹波。

  C、采用多级滤波。

  3、由于功率器件与散热器底板和变压器原、副边之间存在寄生电容,导线存在寄生电感,因此当矩形波电压作用于功率器件时,开关电源的输出端因此会产生共模纹波噪声。减小与控制功率器件、变压器与机壳地之间的寄生电容,并在输出侧加共模抑制电感及电容,可减小输出的共模纹波噪声。

  减小输出共模纹波噪声的常用方法:

  a、输出采用专门设计的EMI滤波器。

  b、降低开关毛刺幅度。

  4、超高频谐振噪声主要来源于高频整流二极管反向恢复时二极管结电容、功率器件开关时功率器件结电容与线路寄生电感的谐振,频率一般为1-10MHz,通过选用软恢复特性二极管、结电容小的开关管和减少布线长度等措施可以减少超高频谐振噪声。

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