電源輸出紋波主要來源于五個(gè)方面:低頻輸入紋波、高頻紋波、寄生參數(shù)引起的共模紋波噪聲、閉環(huán)調(diào)節(jié)控制引起的紋波噪聲。
抑制這些紋波的通常方法是:加大濾波電路中電容容量、采用LC濾波電路、采用多級濾波電路、以線性電源代替開關(guān)電源、合理布線等。但根據(jù)它的分類,有針對性的采取措施往往會取得事半功倍的效果。
1、高頻紋波的抑制
高頻紋波噪聲多來源于高頻功率變換電路。在高頻功率變換電路中,輸入直流電壓通過高頻功率器件進(jìn)行變換后進(jìn)行整流濾波而實(shí)現(xiàn)的穩(wěn)壓輸出中,一般會含有與開關(guān)工作頻率相同頻率的高頻紋波,其對外電路的影響大小主要和開關(guān)電源的變換頻率、輸出濾波器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)有關(guān),設(shè)計(jì)中盡量提高功率變換器的工作頻率,可以減少對高頻開關(guān)紋波的濾波要求。
2、低頻紋波的抑制
低頻紋波的大小與輸出電路中的濾波電容大小有關(guān)。電容的容量不能無限制地增加,不可避免的會造成輸出低頻紋波的殘留。交流紋波經(jīng)過DC/DC變換電路進(jìn)行衰減后輸出,屬于低頻噪聲范圍,其大小由控制系統(tǒng)的增益和DC/DC變換電路決定。由于電流型和電壓型控制DC/DC變換電路的紋波抑制能力相對均不高且他們的輸出端低頻交流紋波較大。所以必須對低頻電源紋波采取濾波措施實(shí)現(xiàn)電源的低紋波輸出。
有的電源來說,可增大DC/DC變換器閉環(huán)增益電路和采用前級預(yù)穩(wěn)壓電路可以增強(qiáng)紋波的抑制效果、可以通過改變整流濾波器的電容量以及調(diào)節(jié)反饋回路的參數(shù)來實(shí)現(xiàn)對低頻紋波的抑制。
3、共模紋波的抑制
共模紋波噪聲一般出現(xiàn)在開關(guān)電源,當(dāng)開關(guān)電源的矩形波電壓作用于功率器件時(shí),與功率器件與散熱器底板和變壓器原、副邊之間的寄生電容和導(dǎo)線中存在寄生電感相互作用,產(chǎn)生共模紋波噪聲。對于共模紋波噪聲抑制的方法有:
· 減小控制功率器件、變壓器與機(jī)殼地之間的寄生電容,并在輸出端加共模抑制電感及電容;
· 利用EMI濾波器可以有效的抑制共模紋波的干擾;
· 降低開關(guān)毛刺幅度。
4、閉環(huán)控制環(huán)路紋波的抑制
閉環(huán)控制環(huán)路紋波的產(chǎn)生原因一般是環(huán)路中的參數(shù)設(shè)置不適當(dāng),當(dāng)輸出端存在一定波動時(shí),反饋網(wǎng)絡(luò)把輸出端的波動電壓反饋到調(diào)節(jié)器回路,致使調(diào)節(jié)器產(chǎn)生自激響應(yīng),從而產(chǎn)生附加紋波。
抑制方法主要有:抑制調(diào)節(jié)器自激響應(yīng)、合理選擇環(huán)路的放大倍數(shù)、調(diào)節(jié)器穩(wěn)定性、電源輸出端接LDO濾波,這是減少紋波和噪聲最有效的方法。