解决开关电源产生的噪声的解决方案
开关电源EMI整改方案
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开关电源的EMI处理方法一、开关电源EMI整改中,关于不同频段干扰原因及抑制办法。
1MHZ以内,以差模干扰为主。
①增大X电容量;②添加差模电感;③小功率电源可采用 PI 型滤波器处理(建议靠近变压器的电解电容可选用较大些)。
1MHZ-5MHZ,差模共模混合,采用输入端并联一系列 X 电容来滤除差摸干扰并分析出是哪种干扰超标并以解决,①对于差模干扰超标可调整 X 电容量,添加差模电感器,调差模电感量;②对于共模干扰超标可添加共模电感,选用合理的电感量来抑制;③也可改变整流二极管特性来处理一对快速二极管如 FR107 一对普通整流二极管1N4007。
5M以上,以共摸干扰为主,采用抑制共摸的方法。
对于外壳接地的,在地线上用一个磁环串绕 2-3 圈会对 10MHZ 以上干扰有较大的衰减作用; 可选择紧贴变压器的铁芯粘铜箔, 铜箔闭环. 处理后端输出整流管的吸收电路和初级大电路并联电容的大小。
20-30MHZ,①对于一类产品可以采用调整对地Y2 电容量或改变Y2 电容位置;②调整一二次侧间的Y1 电容位置及参数值;③在变压器外面包铜箔;变压器最里层加屏蔽层;调整变压器的各绕组的排布。
④改变PCB LAYOUT;⑤输出线前面接一个双线并绕的小共模电感;⑥在输出整流管两端并联RC滤波器且调整合理的参数;⑦在变压器与MOSFET之间加BEAD CORE;⑧在变压器的输入电压脚加一个小电容。
⑨可以用增大MOS驱动电阻.30-50MHZ,普遍是MOS管高速开通关断引起。
①可以用增大MOS驱动电阻;②RCD缓冲电路采用1N4007 慢管;③VCC供电电压用1N4007 慢管来解决;④或者输出线前端串接一个双线并绕的小共模电感;⑤在MOSFET的D-S脚并联一个小吸收电路;⑥在变压器与MOSFET之间加BEAD CORE;⑦在变压器的输入电压脚加一个小电容;⑧PCB心LAYOUT 时大电解电容,变压器,MOS构成的电路环尽可能的小;⑨变压器,输出二极管,输出平波电解电容构成的电路环尽可能的小。
抑制开关电源电磁干扰的措施
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抑制开关电源电磁干扰的措施开关电源存在着共模干扰和差模干扰两种电磁干扰形式。
根据上篇分析的电磁干扰源,结合它们的耦合途径,可以从EMI 滤波器、吸收电路、接地和屏蔽等几个方面来抑制干扰,把电磁干扰衰减到允许限度之内。
1.交流输入EMI 滤波器滤波是一种抑制传导干扰的方法,在电源输入端接上滤波器可以抑制来自电网的噪声对电源本身的侵害,也可以抑制由开关电源产生并向电网反馈的干扰。
电源滤波器作为抑制电源线传导干扰的重要单元,在设备或系统的电磁兼容设计中具有极其重要的作用。
电源进线端通常采用如图1 所示的EMI 滤波器电路。
该电路可以有效地抑制交流电源输入端的低频差模骚扰和高频段共模骚扰。
在电路中,跨接在电源两端的差模电容Cx1、Cx2 (亦称X 电容)用于滤除差模干扰信号,一般采用陶瓷电容器或聚脂薄膜电容器,电容值通常取0.1~ 0. 47F。
而中间连线接地的共模电容Cy1和Cy2 (亦称Y 电容)则用来短路共模噪声电流,取值范围通常为C1=C2 # 2200 pF。
抑制电感L1、L2 通常取100~ 130H,共模扼流圈L 是由两股等同并且按同方向绕制在一个磁芯上的线圈组成,通常要求其电感量L#15~ 25 mH。
当负载电流渡过共模扼流圈时,串联在火线上的线圈所产生的磁力线和串联在零线上线圈所产生的磁力线方向相反,它们在磁芯中相互抵消。
因此,即使在大负载电流的情况下,磁芯也不会饱和。
而对于共模干扰电流,两个线圈产生的磁场是同方向的,会呈现较大电感,从而起到衰减共模干扰信号的作用。
2.利用吸收电路开关电源产生EMI 的主要原因是电压和电流的急剧变化,因而需要尽可能地降低电路中电压和电流的变化率( du/ dt 和di/ dt )。
采取吸收电路能够抑制EMI,其基本原理就是在开关关断时为其提供旁路,吸收积蓄在寄生分布参数中的能量,从而抑制干扰的发生。
可以在开关管两端并联如图2( a)所示的RC 吸收电路,开关管或二极管在开通和关断过程中,管中产生的反向尖峰电流和尖峰电压,可以通过缓冲的方法予以克服。
开关电源DCDC变换纹波噪声产生的原因以及解决方案
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而噪声通常指开关动作引起的EMI(电磁辐射/干扰),可采用有扩频等降噪技术的片子;应用上可将芯片远离敏感电路,甚至加屏蔽装置。
开关电源DC/DC变换纹波噪声产生的原因以及解决方案
原因很多最主要的是斩波频率造成的,所以在选择DC-DC 芯片的时候要尽可能选择频率较高的,它的好处有:
1,频率高,其纹波的频率也就高,这样的纹波也就更容易滤除。
2,频率高,就可以选低感值的电感,这样就有更强的 负载能力。
第二,当前的开关频率都已经达到MHz级别,使得纹波主要由输出滤波电容的ESR(等效串联电阻)决定,因为电容在充电和放电的时候输出电压上会有一个与Iout×ESR相关的跳变,当负载电流越大时此值越大,即纹波越大。
解决办法,如果不是设计芯片,只是应用,选择ESR小的电容可以减小纹波,参考芯片的DATASHEET,若允许可采用非电解电容,其ESR较小。
3,频率高,在负载不是很大的情况下,可以实现用小的电容实现理想的滤波效果。
缺点是自声,
纹波,主要由两部分组成:一个是跟开关频率有关的电容电压的变化率,电感电流的充放电时间长,则电容电压变化大,若开关频率高,则充放电时间短,电容电压变化小,即纹波小;
电力电子技术中的电源噪声问题如何解决
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电力电子技术中的电源噪声问题如何解决随着科技的发展和社会进步,电力电子技术在各个领域得到了广泛应用。
然而,在电力电子设备中,电源噪声问题成为了制约其性能和可靠性的一个重要因素。
本文将探讨电力电子技术中的电源噪声问题,并提出一些解决方案。
一、电源噪声问题的原因电源噪声是指电力电子设备中电源产生的频率不稳定、杂散电压和电流等不受控制的信号。
这种噪声主要由以下几个方面的因素引起:1. 电源本身的噪声:现代电源中常用的开关电源和线性电源都存在一定的噪声产生。
这些噪声主要是由于电源内部的元器件和电路造成的,如开关电源中的开关器件、滤波电容和电感等。
2. 输电线路的噪声:电源噪声也可以通过输电线路传导到电子设备中。
因为输电线路长距离传输电能,会受到外界电磁场的干扰,产生电磁辐射和感应噪声。
3. 地线的噪声:地线是电源的返回路径,同时也是信号的参考地。
在复杂的电子设备系统中,如果地线设计和布线不合理,就容易引入地线噪声,导致电源噪声的增加。
二、电源噪声问题的影响电源噪声问题给电力电子设备带来了很多负面影响。
首先,电源噪声会干扰到设备正常的工作,降低系统的可靠性和稳定性。
其次,电源噪声会引入到输出端,影响到其他电子设备的正常运行,甚至导致其他设备的故障。
另外,电源噪声还会对人体健康造成危害,特别是对于一些对电磁辐射敏感的人群。
三、电源噪声问题的解决方法为了解决电力电子技术中的电源噪声问题,我们可以从以下几个方面入手:1. 优化电源设计:在电源设计过程中,应该选择低噪声的元器件和电路,尽量降低电源本身产生的噪声。
合理选择电源滤波电容和电感等元件,并进行良好的布局和连接,减小噪声的传播。
2. 加强输电线路的屏蔽和隔离:对于输电线路,可以采用屏蔽电缆或者金属导管进行屏蔽,减少外界电磁干扰的影响。
此外,还可以通过增加滤波电容和电感来从线路入口处抑制噪声的传导。
3. 地线的合理设计:地线在电力电子设备中起到重要的作用,为了降低噪声,应该采用良好的地线设计和布线。
【开关电源设计】电源系统的噪音抑制解决方案
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Example of layered placing of capacitors
电容的阶层构成示例
(a) Target impedance is not so low. (b) Target impedance is low.
目标阻抗高时
目标阻抗低时
To get lower impedance… 为了使阻抗更低... Many capacitors are needed. 需要更多的电容。
Internal Structure
Ceramic sheet
Internal Electrode
Equivalent Circuit
Capacitance : Electrostatic
Capacitance ESR : Equivalent Series
Resistance ESL : Equivalent Series
Inductance
1717
ESL of Capacitor
电容的ESL值
Current through Internal Electrode cause magnetic flux and inductance, so it is important how long distance current go thorough.
Merit: influence of Anti-Resonance is low. 优点:反谐振的影响小 Demerit: Capacitor quantity increase. So all of
them can not be placed near IC. 缺点:电容个数增加,所有电容不可能全部安置到
IC附近
■Replacement to low ESL capacitors 切换为低ESL电容
adc采集开关电源噪声处理方案
![adc采集开关电源噪声处理方案](https://img.taocdn.com/s3/m/bed1001dbdd126fff705cc1755270722192e59cc.png)
adc采集开关电源噪声处理方案ADC采集开关电源噪声处理方案引言:在电子设备中,ADC(模数转换器)的采集信号质量直接影响着整个系统的性能。
而开关电源作为一种常用的电源供应方式,其输出的噪声信号往往会对ADC采集信号造成干扰,从而影响采集数据的准确性。
因此,针对ADC采集开关电源噪声的处理成为了一个重要的技术问题。
一、开关电源噪声的来源及特点开关电源的工作原理是通过开关管的开关动作,将直流电压转换为高频脉冲信号,再通过滤波电路将其转换为稳定的直流电压。
在这个过程中,开关动作会产生电磁干扰(EMI)和电压波动(Ripple)两种主要的噪声源。
1. 电磁干扰(EMI):开关电源在开关动作时会产生高频噪声,这些噪声通过导线和PCB板传播,对周围的电路和器件产生干扰。
电磁干扰的频率范围主要集中在几十千赫兹到几百兆赫兹,对ADC的采集信号会产生较大的干扰。
2. 电压波动(Ripple):由于开关电源的输出是通过开关管的开关动作来实现的,因此在输出的直流电压中会存在一定的纹波,这种纹波信号会对ADC的采集信号造成干扰。
电压波动的频率主要集中在几百赫兹到几千赫兹,对ADC采集的低频信号会产生较大的影响。
二、开关电源噪声对ADC采集信号的影响开关电源的噪声信号会对ADC采集信号产生直接或间接的影响,主要表现为以下几个方面:1. 降低信噪比(SNR):开关电源的噪声信号会与被采集信号叠加在一起,从而降低了信号的噪声比,使得采集到的信号质量下降。
2. 引入谐波干扰:开关电源的高频噪声会引入谐波干扰,使得采集到的信号中出现频谱分布不均匀的现象,从而导致采集数据的失真。
3. 产生杂散分量:开关电源的电压波动会引入杂散分量,使得采集信号中出现额外的频率成分,干扰了原始信号的准确采集。
三、开关电源噪声处理方案针对开关电源噪声对ADC采集信号的影响,可以采取以下几种方案来进行处理,以提高ADC采集信号的质量:1. 电源滤波:通过在开关电源的输入端或输出端添加滤波电路,可以有效地抑制开关电源产生的高频噪声。
开关电源噪声解决方法
![开关电源噪声解决方法](https://img.taocdn.com/s3/m/6988d57c15791711cc7931b765ce050877327555.png)
开关电源噪声解决方法大家好呀!咱在使用开关电源的时候,有时候是不是会碰到那讨厌的噪声问题呀?这噪声就像个小恶魔,搞得我们心烦意乱的。
别担心,今天咱就一起来聊聊怎么对付这个小恶魔,把开关电源的噪声给解决掉!一、了解开关电源噪声的来源。
咱得先搞清楚这噪声是从哪儿来的,才能有的放矢地去解决它嘛。
开关电源的噪声来源主要有这么几个方面。
一方面呢,是开关管在高速开关过程中产生的。
想象一下,开关管就像一个勤劳的小工人,不停地在工作,在开关切换的时候,它会产生电压和电流的快速变化,这种变化就会产生电磁干扰,也就是噪声啦。
比如说,当开关管从导通突然变为截止的时候,电路中的电流会迅速变化,这就好像平静的湖面突然被扔了一块大石头,会激起“波浪”,这个“波浪”就是噪声哦。
另一方面,电源中的变压器也可能是噪声的“源头”。
变压器在工作的时候,它的绕组之间会存在分布电容和漏感。
当电流通过这些绕组的时候,就会在分布电容和漏感上产生电压和电流的变化,从而产生噪声。
这就好比是变压器这个“大机器”在工作的时候,不小心“抖了抖”,就产生了一些小干扰。
还有啊,电源中的滤波电容如果容量不足或者质量不好,也会让噪声有可乘之机。
滤波电容就像是一个“守门员”,它的任务是把那些不想要的噪声“挡在门外”。
如果这个“守门员”状态不好,那噪声就很容易溜进我们的电路里啦。
二、硬件方面的解决方法。
知道了噪声的来源,那咱就开始动手解决它吧!从硬件方面入手,有不少好办法哦。
1. 优化开关管的布局。
开关管可是产生噪声的“大户”,所以咱得把它的布局安排得妥妥当当。
要尽量缩短开关管的引脚长度,这样可以减少引脚电感,降低电磁辐射。
就好比给开关管这个“小工人”打造一个更高效的工作环境,让它能更专心地工作,少产生一些“噪音”。
而且,开关管和其他元件之间要保持一定的距离,避免相互干扰。
比如说,别让开关管和敏感的信号线路靠得太近,不然噪声就会像传染病一样,传给其他线路啦。
2. 选用优质的变压器。
开关电源噪声的产生与抑制方法
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开关电源噪声的产生与抑制方法
一、电源模块噪声的产生
反激式开关电源拓扑结构,如图所示。
由场效应管Q1导通,输入电流流过变压器和场效应管Q1,再场效应管Q1关断,使得输入电流通过电磁感应到变压器的输出端,实现能量的传递。
由于变压器初级存在漏感,漏感和场效应管Q1的寄生电容产生振荡,振荡产生的减压尖峰,在能量传递过程中,也传递到了输出端,形成噪声。
漏源级的电压波形如图所示。
图反激式电源拓扑
图场效应管漏极电压波形
二、好的布局设计抑制噪声
在设计的过程中,工程师们都会在场效应管DS两端加吸收电路,减小尖峰,可以有效的减小电源模块的输出噪声。
实际应用中,在模块输入输出端加电容,配合好的PCB布局可以更进一步的减小模块的输出纹波与噪声。
PCB板的布局,根据电流的流向上放电容,电源模块纹波噪声都不再是问题。
下图列举了两种布局方式。
图正确的滤波电容PCB板布局
图错误的滤波电容PCB布局
E_URBD-6W系列模块电源设计时,考虑的电容以及变压器的布局,有效的减小了电源模块输出纹波噪声。
下图是典型型号E2405URBD-6W的输出纹波噪声。
图优异的纹波噪声。
开关电源地线噪声的解决方法
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开关电源地线噪声的解决方法1. 嘿,要解决开关电源地线噪声,首先得确保地线连接牢固呀!就好比建房子得把根基打牢一样。
你想想,要是地线松松垮垮的,那噪声能不大吗?就像腿软的人怎么能跑得快呢!比如检查一下地线的接线端子,拧紧螺丝,可别小看这一步哦。
2. 哎呀呀,合理布线也超级重要呢!这就跟整理房间似的,乱七八糟肯定不行。
把地线和其他线路分开布置,别让它们缠在一起打架,这样能大大减少噪声。
比如说电脑机箱里的各种线,梳理好了噪声不就小多啦。
3. 喂喂喂,滤波也不能忽视呀!可以加一些合适的滤波器,这就像是给电源戴上了一副降噪耳塞呢!比如在一些电子设备中,加个滤波器试试看,噪声可不就降低不少了嘛。
4. 嘿,你知道吗,采用屏蔽措施也很赞哦!可以给敏感的电路部分穿上一层“屏蔽衣”,把噪声挡在外面。
就像给小宝贝裹上温暖的小被子,保护得好好的。
好比在一些精密仪器中用屏蔽材料包裹,噪声就很难来捣乱啦。
5. 还有哦,选择质量好的开关电源也相当关键呀!这就好像挑选手表,质量好的肯定更靠谱呀。
别贪便宜买那些劣质的,不然噪声会让你抓狂的啦!就像有的山寨电源,噪声大得吓人。
6. 哇塞,对地线进行单点接地也是很有效的一招呢!就像所有的力量集中在一个点上爆发,噪声就不敢嚣张啦。
想想如果到处都是接地点,那不就乱套啦。
例如一些专业的电子设备就是采用单点接地,效果显著呢。
7. 最后呀,一定要多测试和调试呀!可不能马马虎虎哦。
这就跟调试收音机频道似的,得找到最合适的那个点。
多尝试几种方法,总会找到解决噪声的最佳方案。
就像解开一道难题,得不断尝试和探索呢。
我觉得呀,只要按照这些方法认真去做,开关电源地线噪声肯定能很好地解决!别再让噪声烦你啦,赶紧行动起来吧!。
反激开关电源问题解决措施
![反激开关电源问题解决措施](https://img.taocdn.com/s3/m/8df1c54c03768e9951e79b89680203d8cf2f6a6a.png)
反激开关电源问题解决措施激开关电源是一种常见的电源转换方式,具有高效率、小体积和大功率特点,广泛应用于各种电子设备中。
然而,由于其工作原理的特殊性,也存在着一些问题,如电磁干扰、热量过高、噪音大等。
本文将围绕这些问题提出相应的解决措施。
首先是电磁干扰问题。
激开关电源工作时,会产生高频电流和高频噪声,对周围的其他电子设备产生干扰。
针对这个问题,可以采取以下几个解决措施。
1. 优化线路布局:在设计电路板时,合理布局各个元件之间的距离,减小互相之间的电磁干扰。
同时,应尽量将高频信号的传输线路和低频信号的传输线路分开,减少相互干扰。
2. 添加滤波器:在输入和输出端口添加适当的滤波器,可以有效地滤除高频噪声,并减少干扰。
常见的滤波器有LC滤波器和脉冲变压器,能够通过消除回路共振或提供额外的电感来抑制噪声。
3. 外壳屏蔽:对于特别敏感的设备,可以在电源的外壳和线路之间添加合适的屏蔽层,有效地隔绝电磁干扰的传播。
其次是激开关电源热量过高问题。
由于激开关电源工作时会产生较多的热量,如果散热不良,可能会导致设备损坏。
为了解决这个问题,可以采取以下几个措施。
1. 散热设计:在电源的电路板上布置合理的散热元件,如散热片、散热鳍片等,以增加散热面积和散热效果。
如果设备的空间够大,还可以加装散热风扇来提高散热效果。
2. 优化元件选择:选择低损耗的开关管和电容,减少能量的损失和热量的产生。
此外,还可以选择工作频率更高的开关电源,因为频率越高,电源的体积就越小,相同功率下热量产生较少。
3. 合理布局:在设备设计中,应合理布局各个元件和线路,避免堆积,以便热量能够得到有效传导和散发。
另外,噪音问题也是激开关电源常见的一个问题。
激开关电源工作时,会产生一定的噪音,影响设备的稳定性和使用效果。
要解决这个问题,可以采取以下几个手段。
1. 优化电源设计:在设计电源时,应采用合适的开关管和电容,以减少电源开关时产生的噪声。
此外,还可以采取一些降低噪电流的措施,如增大电容容值、提高滤波效果等。
开关电源传导骚扰和辐射骚扰解决方法
![开关电源传导骚扰和辐射骚扰解决方法](https://img.taocdn.com/s3/m/f472ba200a1c59eef8c75fbfc77da26925c596f2.png)
开关电源传导骚扰和辐射骚扰解决方法开关电源是一种常见的电源供应器,在电子设备中广泛应用。
但是,开关电源工作时会产生电磁辐射和传导骚扰问题。
为了解决这些问题,可以采取以下方法:1.电磁屏蔽材料的使用:使用电磁屏蔽材料将开关电源封装起来,阻挡电磁辐射的传播,减少对周围设备和人员的骚扰。
这种材料通常是在电源外部或内部的铁壳上加上一层导电材料,如铜箔。
通过将电磁波引导到导体上,使其在外部不能通过,并通过接地,排除电磁波。
2.优化电源布线:合理优化电源布线,减少线路长度和交叉区域,减少电磁辐射。
如果电源线和信号线发生交叉,可以采取绕线或分离线路的方式,避免相互干扰,减少传导骚扰。
3.使用滤波器:在开关电源输入和输出端之间安装滤波器,可以抑制输入和输出信号的噪声,减少骚扰。
输入滤波器通常是由电容器和电感器组成,用于消除输入端的高频噪声。
输出滤波器通常是由电容器和电感器组成,用于消除输出端的高频噪声。
4.电源线的屏蔽:使用屏蔽电源线可以减少电磁辐射和传导骚扰。
屏蔽电源线通过在电源线外部包裹一层金属网或箔片,将电磁辐射和传导骚扰限制在金属屏蔽层内部。
5.合理设计散热系统:开关电源工作时会产生较大的热量,如果不能有效散热,会影响电源的工作效率,并可能导致电磁辐射和传导骚扰。
因此,电源的散热系统设计应合理,采用优质散热材料和风扇等散热设备,确保电源的正常工作和延长寿命。
6.选择高质量的开关电源产品:选择经过认证的高质量开关电源产品,这些产品通常具有较低的辐射和骚扰,较好的EMC性能。
这些产品经过专业的测试和验证,能够有效减少对其他设备的影响。
7.定期维护和检修:开关电源在长时间使用后,可能出现故障或老化现象,会导致电磁辐射和传导骚扰的增加。
因此,定期进行维护和检修工作,及时发现和解决问题,可以减少对设备和人员的骚扰。
总之,开关电源的电磁辐射和传导骚扰是一个需要重视的问题,可以通过采取合适的措施来解决。
这些方法包括使用电磁屏蔽材料、优化电源布线、使用滤波器、使用屏蔽电源线、合理设计散热系统、选择高质量产品以及定期维护和检修等。
开关电源工作时,如何抑制纹波和减小高频噪声
![开关电源工作时,如何抑制纹波和减小高频噪声](https://img.taocdn.com/s3/m/74d7dc46312b3169a451a41e.png)
文章来源电子发烧友网开关电源的纹波和噪声是一个本质问题,换而言之无论纹波和噪声多么小,也无法从根本上去除,再绝对的讲开关电源无论成本怎么提高,也无法完全达到线性电源的性能和特点。
那么,通常抑制或减少它的做法有五种:1、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。
同样,输出纹波与输出电容的关系:vripple=Imax/(Co×f)。
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。
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,又会增加开关损失。
所以在要求比较严格时,这种方法并不是很好。
关于开关电源的原理等,可以参考各类开关电源设计手册。
2、二级滤波,就是再加一级LC 滤波器LC 滤波器对噪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。
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,有可能会导致系统不稳定。
关于系统稳定,很多资料有介绍,这里不详细写了。
开关电源适配器输出纹波和噪声电压的抑制措施
![开关电源适配器输出纹波和噪声电压的抑制措施](https://img.taocdn.com/s3/m/21372a20e2bd960590c677ed.png)
开关电源适配器输出纹波和噪声电压的抑制措施一、在开关电源适配器输出端采用片式三端电容器与普通电解电容器组合改善滤波的高频特性。
开关电源适配器的输出端含有较大的噪声电压的峰-峰值,这是由于电解电容器在高频下的特性不完善所造成的。
因为电解电容在高频下可以用电容、电阻和电感三者的串联来等效,所以在高频下电容对噪声的旁路作用不在明显。
由于电阻和电感的存在,反而使噪声电压体现在开关电源适配器的输出端。
为了抑制开关电源适配器的输出噪声,通常有两个建议可供设计人员采用:1)将输出端的电解电容一拆为几,即将一个大容量的电解电容采用几个小容量电解电容并联来替代。
这一建议虽不能根本抑制噪声电压的产生,但用新办法所产生的信噪声电压的峰-峰值要比原来为小。
2)在电解电容旁边并联一个小容量的高频陶瓷电容器,利用高频电容在高频下所体现的低容抗,使输出噪声电压得到较大衰减(当然在印制电路板上的陶瓷电容也应该保持比较短的布线长度,保持尽可能小的线路阻抗)。
二、采用高性能的表面贴装滤波器。
采用表面贴装的高性能滤波器来改善输出电压噪声。
贴装滤波器内部电路等效为一个π型滤波线路,在开关电源适配器的输出端串上一个贴装高性能滤波器。
对比原来的输出噪声电压峰-峰值,会大幅减小,在示波器上,几乎显示为一条直线,说明输出电压的噪声已明显得到抑制,从而很好说明了表面贴装高性能滤波器在这个线路中的作用。
三、避免多个模块电源之间相互干扰。
当在同一块印制电路板上有多个模块电源一起工作,若两个模块靠得很近,模块电源本身是不屏蔽的,并且靠得很近,输出端也没有采用低阻抗的电容,而且两个模块离开实际的输出端子的距离又比较远时,则可能因为相互之间的干扰使输出噪声电压增加。
为避免这种相互干扰,可采用屏蔽措施,或将它们的安装位置适当远离,以减小相互之间的影响。
四、在开关电源适配器的输出端增加一级低压差线性稳压电路。
在开关电源或者模块电源输出后再加一个电压差线性稳压电路,能大幅度地降低输出噪声,以满足对噪声有特别要求的电路需要,输出噪声可达微伏级。
开关电源传导骚扰和辐射骚扰解决方法
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1 概述目前,电子产品电磁兼容问题越来越受到人们的重视,尤其是世界上发达国家,已经形成了一套完整的电磁兼容体系,同时我国也正在建立电磁兼容体系,因此,实现产品的电磁兼容是进入国际市场的通行证。
对于开关电源来说,由于开关管、整流管工作在大电流、高电压的条件下,对外界会产生很强的电磁干扰,因此开关电源的传导发射和电磁辐射发射相对其它产品来说更加难以实现电磁兼容,但如果我们对开关电源产生电磁干扰的原理了解清楚后,就不难找到合适的对策,将传导发射电平和辐射发射电平降到合适的水平,实现电磁兼容性设计。
2 开关电源传导骚扰2.1 传导发射的产生开关电源的传导骚扰是通过电源的输入电源线向外传播的电磁干扰。
在开关电源输入电源线中向外传播的骚扰,既有差模骚扰、又有共模骚扰,共模骚扰比差模骚扰产生更强的辐射骚扰。
传导骚扰的测试频率范围为150KHz~30MHz,限值要求如下表1 所示:在0.15MHz~1MHz 的频率范围内,骚扰主要以共模的形式存在,在1MHz~10MHz 的频率范围内,骚扰的形式是差模和共模共存,在10MHz 以上,骚扰的形式主要以共膜为主。
传导发射的差模骚扰的产生主要是由于开关管工作在开关状态,当开关管开通时,流过电源线的电流线形上升,开关管关断时电流突变为0,因此流过电源线的电流为高频的三角脉动电流,含有丰富的高频谐波分量,随着频率的升高,该谐波分量的幅度越来越小,因此差模骚扰随频率的升高而降低,另外,如下图1 所示,由于电容C5 的存在,它与电感L3 组成低通滤波器,因此,差模传导骚扰主要存在低频率段。
共模骚扰的产生主要原因是电源与大地(保护地)之间存在有分布电容,电路中方波电压的高频谐波分量通过分布电容传入大地,与电源线构成回路,产生共模骚扰。
如上图 1 所示,L、N 为电源输入,C1、C2、C3、C4、C5、L1、L2 组成输入EMI 滤波器,DB1 为整流桥,L1、VD1、C6 和VT2 为功率因数矫正主电路,VT2 为开关管,开关管的D 极与管子的散热器相连,开关管安装在散热器上时,与散热器之间形成一个耦合电容,如图1 中的C7 所示,开关管VT2 工作在开关状态,其D 极的电压为高频方波,方波的频率为开关管的开关频率,方波中的各次谐波就会通过耦合电容、L、N 电源线构成回路,产生共模骚扰。
开关电源的电磁干扰及噪声抑制方法
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开关电源的电磁干扰及噪声抑制方法开关电源是现代电子应用中常见的一种电源形式,其工作原理是通过开关管开关控制输入电压的大小和频率以实现电压转换。
但是,开关电源在工作过程中会产生电磁干扰和噪声,对其他电子设备的正常工作产生影响。
因此,为了抑制开关电源的电磁干扰和噪声,在设计和使用开关电源时需要采取一些措施。
首先,开关电源产生的电磁干扰主要包括导向式干扰和辐射式干扰。
导向式干扰是指开关电源通过引线或线路对周围设备产生的电磁干扰,辐射式干扰是指开关电源通过电磁波辐射对周围设备产生的干扰。
对于导向式干扰,可以采取以下措施进行抑制:1.滤波器:在开关电源的输入和输出端加装滤波器,用于滤除高频噪声和电磁干扰。
常用的滤波器有LC滤波器、RC滤波器和Pi型滤波器等。
2.输入电源线路的处理:尽量缩短输入电源线路的长度,采用屏蔽线材,减小电磁干扰的传播路径。
同时,在输入电源线上添加额外的滤波电容和电感,抑制高频噪声。
3.地线处理:通过合理布置地线,减小接地电阻,提高地线的抗干扰能力。
将开关电源的地线与其他设备的接地点连接,共用同一个地线。
对于辐射式干扰,可以采取以下措施进行抑制:1.屏蔽:在开关电源的外壳上添加金属屏蔽罩,减少电磁辐射。
金属屏蔽罩应与开关电源的地线连接,以形成完整的屏蔽。
2.PCB设计:在开关电源的PCB板设计中,合理布局信号和电源线路,减小线路的长度。
同时,采用地平面和电源平面屏蔽,减少信号线和电源线的交叉和干扰。
3.使用低频率开关管:低频率工作的开关管辐射干扰较小,可以有效降低开关电源的电磁辐射干扰。
此外1.选择合适的元器件:选用带有防干扰措施的元器件,如具有抗干扰特性的电解电容和电感器件,减小干扰的产生和传播。
2.电源输出滤波:在开关电源的输出端添加滤波电容和电感,减小输出电压的纹波和噪声。
3.接地处理:通过合理的接地设计和连接方式,减小接地电阻,提高接地抗干扰能力。
4.EMI滤波器:在开关电源的输入端和输出端加装EMI滤波器,进一步滤除高频噪声和电磁干扰。
如何使用电容来降低开关电源噪声
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如何使用电容来降低开关电源噪声开关电源输入用共模滤波器中包括电容器、电感、铁氧体磁珠和电阻等部件。
接下来将对其中使用电容和电感降噪的对策进行介绍,这也可以称为“噪声对策的基础”。
在这里使用简单的四元件模型。
如果要进一步表达高频谐振时,可能需要更多的元件模型。
电容的频率特性探讨利用电容器来降低噪声时,充分了解电容器的特性是非常重要的。
右下图为电容器的阻抗和频率之间的关系示意图,是电容器最基础的特性之一。
电容器中不仅存在电容量C,还存在电阻分量ESR(等效串联电阻)、电感分量ESL(等效串联电感)、与电容并联存在的EPR(等效并联电阻)。
EPR与电极间的绝缘电阻IR或电极间有漏电流的具有相同的意义。
可能一般多使用“IR”。
C和ESL形成串联谐振电路,电容器的阻抗原则上呈上图所示的V字型频率特性。
到谐振频率之前呈容性特性,阻抗下降。
谐振频率的阻抗取决于ESR。
过了谐振频率之后,阻抗特性变为感性,阻抗随着频率升高而升高。
感性阻抗特性取决于ESL。
谐振频率可通过以下公式计算。
从该公式可以看出,容值越小、ESL越低的电容器,谐振频率越高。
如果将其应用于噪声消除,则容值越小、ESL越低的电容器,频率越高,阻抗越低,因此可以很好地消除高频噪声。
虽然这里说明的顺序有些前后颠倒,不过使用电容器降低噪声的对策,是利用了电容器“交流通过时频率越高越容易通过”这个基本特性,将不需要的噪声(交流分量)经由信号、电源线旁路到GND等。
下图为不同容值的电容器的阻抗频率特性。
在容性区域,容值越大,阻抗越低。
另外,容值越小,谐振频率越高,在感性区域阻抗越低。
下面总结一下电容器阻抗的频率特性。
容值和ESL越小,谐振频率越高,高频区域的阻抗越低。
容值越大,容性区域的阻抗越低。
ESR越小,谐振频率的阻抗越低。
ESL越小,感性区域的阻抗越低。
简单来说,阻抗低的电容器具有出色的噪声消除能力,不同的电容器其阻抗的频率特性也不同,所以这一特性是非常重要的确认要点。
解析几种有效的开关电源电磁干扰的抑制措施
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解析几种有效的开关电源电磁干扰的抑制措施本文先分析了开关电源产生电磁干扰的机理, ,就目前几种有效的开关电源电磁干扰措施进行了分析比较,并为开关电源电磁干扰的进一步研究提出参考建议。
目前,许多大学及科研单位都进行了开关电源EMI(Electromagnetic Interference)的研究,他们中有些从EMI产生的机理出发,有些从EMI 产生的影响出发,都提出了许多实用有价值的方案。
这里分析与比较了几种有效的方案,并为开关电源EMI 的抑制措施提出新的参考建议。
一、开关电源电磁干扰的产生机理开关电源产生的干扰,按噪声干扰源种类来分,可分为尖峰干扰和谐波干扰两种;若按耦合通路来分,可分为传导干扰和辐射干扰两种。
现在按噪声干扰源来分别说明:1、二极管的反向恢复时间引起的干扰高频整流回路中的整流二极管正向导通时有较大的正向电流流过,在其受反偏电压而转向截止时,由于PN结中有较多的载流子积累,因而在载流子消失之前的一段时间里,电流会反向流动,致使载流子消失的反向恢复电流急剧减少而发生很大的电流变化(di/dt)。
2、开关管工作时产生的谐波干扰功率开关管在导通时流过较大的脉冲电流。
例如正激型、推挽型和桥式变换器的输入电流波形在阻性负载时近似为矩形波,其中含有丰富的高次谐波分量。
当采用零电流、零电压开关时,这种谐波干扰将会很小。
另外,功率开关管在截止期间,高频变压器绕组漏感引起的电流突变,也会产生尖峰干扰。
3、交流输入回路产生的干扰无工频变压器的开关电源输入端整流管在反向恢复期间会引起高频衰减振荡产生干扰。
开关电源产生的尖峰干扰和谐波干扰能量,通过开关电源的输入输出线传播出去而形成的干扰称之为传导干扰;而谐波和寄生振荡的能量,通过输入输出线传播时,都会在空间产生电场和磁场。
这种通过电磁辐射产生的干扰称为辐射干扰。
4、其他原因元器件的寄生参数,开关电源的原理图设计不够完美,印刷线路板(PCB)走线通常采用手工布置,具有很大的随意性,PCB的近场干扰大,并且印刷板上器件的安装、放置,以及方位的不合理都会造成EMI干扰。
电子电路中的电源噪声滤波技术
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电子电路中的电源噪声滤波技术电源噪声是电子设备中不可避免的问题之一,它会对电路的正常运行和性能产生严重影响。
为了解决电源噪声问题,工程师们提出了各种滤波技术。
本文将介绍几种常见的电源噪声滤波技术,包括线性滤波器、开关电源滤波器和绕线滤波器。
一、线性滤波器线性滤波器是一种常见的电源噪声滤波技术。
它通过使用电感、电容和电阻等元件来实现对电源噪声的滤波。
具体来说,线性滤波器将电源输入的交流噪声转换成直流信号,并消除电源噪声的高频成分。
线性滤波器的优点是结构简单、成本低廉,但其滤波效果受到元件参数的影响较大。
二、开关电源滤波器开关电源滤波器是另一种常用的电源噪声滤波技术。
开关电源将输入的交流电转换成直流电,但其输出端仍然存在一定的噪声。
为了减少电源噪声,开关电源通常采用滤波电路。
开关电源滤波器主要包括输入滤波器和输出滤波器两部分。
输入滤波器用于滤除输入电源中的高频噪声,而输出滤波器则用于滤除由开关操作引起的高频噪声。
开关电源滤波器的优点是高效率、小体积,但其设计要求较高,需要考虑到开关操作引起的噪声和电源输入的噪声。
三、绕线滤波器绕线滤波器是一种常见的电源噪声滤波技术,它通过绕制特殊的电感线圈来滤除电源中的噪声。
绕线滤波器的工作原理是利用电感线圈对高频噪声的阻抗特性,将噪声引入线圈中并吸收掉。
绕线滤波器的优点是设计灵活、效果稳定,但其体积较大,需要在电路中占用一定的空间。
综上所述,电源噪声滤波技术在电子电路设计中十分重要。
线性滤波器、开关电源滤波器和绕线滤波器是常见的滤波技术,各有优缺点。
在实际应用中,工程师们需要根据具体的电路要求和成本控制来选择适合的滤波技术。
希望本文对读者理解电源噪声滤波技术有所帮助。
开关电源的噪音及解决方法
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开关电源具有线性电源无可比拟的许多优点:体积小,重量轻,效率高等等,但开关电源会产生电磁干扰,尤其是中大功率等级的开关电源干扰更为严重。
这是由于开关电源存在着整流谐波、开关频率和它的谐波以及在开关转换中所固有的高速电流和电压瞬变。
产生电磁干扰是开关电源本身的特点所决定的,是难以避免的,关键是如何采取有效的措施来减小其干扰程度。
通过对开关电源进行电磁兼容性测试得知,一般有以下四项指标不合格。
CE01100Hz~15KHz电源线传导发射。
CE0315KHz~50MHz电源线传导发射。
RE0125Hz~50KHz磁场辐射发射。
RE0214KHz~10GHz电场辐射发射。
2开关电源电磁干扰产生原因分析开关电源按主电路型式可分为全桥式,半桥式,推挽式等几种,但无论何种类型的开关电源在工作时都会产生很强的噪声。
它们通过电源线以共模或差模方式向外传导,同时还向周围空间辐射。
开关电源对由电网侵入的外部噪声也很敏感,并经它传递到其他电子设备中产生干扰。
图1是一种最简单的开关电源主电路型式,直流变换式它激单边型开关电源,以此为例分析开关电源的噪声来源。
交流电输入开关电源后,由桥式整流器V1~V4整理成直流电压Vi加在高频变压器的初级L1和开关管V5上。
开关管V5的基极输入一个几十到几百千赫的高频矩形波,其重复频率和占空比由输出直流电压VO的要求来确定。
被开关管放大了的脉冲电流由高频变压器耦合到次级回路。
高频变压器初次级匝数之比也是由输出直流电压VO的要求来确定的。
高频脉冲电流经二极管V6整流并经C2滤波后变成直流输出电压VO。
因此开关电源在以下几个环节都将产生噪声,形成电磁干扰。
(1)高频变压器初级L1、开关管V5和滤波电容C1构成的高频开关电流环路,可能会产生较大的空间辐射。
如果电容器滤波不足,则高频电流还会以差模方式传导到输入交流电源中去。
如图1中的I1 。
(2)高频变压器次级L2、整流二极管V6、滤波电容C2也构成高频开关电流环路会产生空间辐射。
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解决开关电源产生的噪声的解决方案
根据Dostal,主要噪声类型是由开关频率产生的开关噪
声供应。
他说,通常,对于非隔离式DC/DC转换器,此噪声
的频带在500 kHz和3 MHz之间。
但是,由于它取决于开关
频率,因此可以使用低通滤波器轻松控制和滤除。
开关噪声会产生输出纹波电压,如图1所示。
可以使用无源LC低通滤波
器或有源低通滤波器轻松滤除。
图1:由开关稳压器的开关频率引起的输出纹波电压(顶部)。
使用LC滤波器的衰减纹波电压显示在底部。
然而,在我们进入滤波器设计之前,让我们更详细地检查
输出纹波电压。
如公式1所示,开关稳压器的输出纹波电压可以通过电感
电流纹波精确计算,电感电流纹波基于电感的实际电感值,开关转换器的输入和输出电压,开关频率(fSW)和输出电容(COUT) )包括其等效串联电阻(ESR)和等效串联电感(ESL)。
根据ADI的开关转换器数据手册,在电感选择方面存在一些折衷。
例如,小电感器以较大的电感器电流纹波为代价提供更好的瞬态响应,而大电感器以较慢的瞬态响应能力为代价导致较小的电感器电流纹波。
使用低ESR电容可最大限度地降
低开关稳压器的输出纹波。
具有电介质X5R或X7R的陶瓷电容器是一个不错的选择。
虽然通常使用大电容来降低输出纹波,但输出电容的大小和数量可能会以成本和电路板空间为代价。
虽然像ADI和德州仪器这样的半导体供应商已经创建了工具为了帮助设计人员根据输入和输出电压规范选择合适的开
关转换器或稳压器,包括开关频率,无源元件供应商为电源设计了LC设计工具。
例如,与Nuhertz Technologies合作,Coilcraft提供了一种设计工具,可以使用实际的Coilcraft电感
值创建椭圆低通滤波器,而不仅仅是理想的元件。
它确保模拟滤波器接近真实世界滤波器的性能。
由于输出电压纹波的频率基于转换器的开关频率,因此低通LC滤波器的转角或截止频率必须低于转换器的开关频率,以衰减输出电压纹波。
同样,开关频率产生的另一种噪声是开关转换噪声,ADI 的Dostal称之为最具挑战性的噪声。
它与电流路径中的寄生电感有关。
它包括由印刷电路板(PCB)走线,IC封装引线和多层PCB过孔以及芯片焊接线产生的寄生电感。
Dostal说,根据经验,一英寸的PCB走线有大约20 nH的寄生电感。
该寄生电感产生偏移电压,该公差可以使用公式V = L * di/dt容易地计算。
以下示例显示了典型现代开关转换器或稳压器中寄生电感产生的噪声量。
由于今天的开关稳压器在输出级采用了更快的开关MOSFET,因此ADI文章假设开关转换速度在具有5A输出电流的典型开关稳压器设计中为30 ns。
使用上面的公式,20 nH 寄生电感产生的电压偏移为3.3 V.这个产生的偏移电压将在开关稳压器的输出中显示为不需要的噪声,如图2所示。
图2:快速开关降压稳压器中的寄生电感会导致高失调电压,在输出端出现不需要的噪声。
显然,寄生电感是这种噪音的关键因素。
因此,必须通过适当的PCB布局将其最小化,这又会降低偏移电压。
为实现这一目标,应尽可能缩短PCB上的互连走线,并使用表面贴装元件来消除封装引线。
由于此噪声介于10 MHz和300 MHz 之间,因此Dostal建议使用铁氧体磁珠来衰减此噪声。
电压振铃,节拍频率
Parasitics还会产生另一种称为电压振铃的噪声[2] 。
它发生在开关节点的开关转换期间,并叠加在输出纹波电压上,如图3所示。
图3:开关节点电压振铃叠加在输出纹波电压上。
(由ADI 公司提供)
幸运的是,可以通过使用缓冲器或有源钳位电路来减少它,Dostal解释说。
包括电阻器和电容器的无源缓冲器将该振铃的能量耗散到电阻器中并产生热量。
另一方面,有源钳位电路将振铃的能量部分地馈回电路,从而提高电源的整体效率。
在部署多个开关转换器或稳压器以产生多个电压的系统中为了驱动各种负载,如处理器内核,I/O接口,FPGA,ASIC 和模拟电路,如果这些转换器或POL稳压器的开关频率不同步,则拍频是常见问题。
当两个或多个开关DC/DC转换器并联使用N + 1冗余解决方案以获得更高输出功率或更高可靠性时,应用中也会出现此问题。
现在,如果转换器是非同步的,固定频率切换大约为1 MHz,并且源是公共总线,它们往往会在称为拍频的输入端产生低频噪声。
它会在音频频率上产生不需要的输入AC纹波电流,从而产生不希望的声音和纹波电流。
缓解此问题的一种简单方法是使用ADI公司的集成同步开关DC/DC转换器ADP5135采用单个封装提供多开关降压调节器,如图4所示。
由于此类稳压器的开关频率与公共源同步,因此可消除非同步解决方案中出现的拍频问题。
< p>
图4:ADP5135在一个24引脚,4 mm×4 mm-LFCSP封装中集成了三个高性能降压调节器。
(由Analog Devices提供)
虽然在单个系统板上使用多开关DC/DC转换器会在这些电源的输入和输出上产生各种开关噪声,如ADI公司和德克萨斯州等供应商除其他外,仪器已经生成了解决此类问题的简单解决方案。