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新闻动态

开关电源适配器的噪音问题来源于哪些方面?

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来源:路盛源科技官网 发布时间:2012-12-19 23:33:51
开关电源的噪音分高频噪声,低频噪声,及音频噪声,高频噪声主要来源于开关电源的开关噪声,而低频和声频噪声一般来源于控制回路,要想处理好噪声问题,首先需要清楚噪声由那部分引起。
噪声的PCB设计/电路振荡/磁性元件在三个方面:
1)电路振荡,输出功率非常低的频率稳定度波。由于没有足够的冗余电路的稳定性。理论上可以使用系统控制理论在做理论分析的频域方法/时间域方法或劳斯判据。方便的装置,计算机仿真验证电路的稳定性,以避免发生自激振荡,有各种各样的软件可以使用。准备的电路,可以增加输出滤波电容或电感/更改的位置信号反馈/增加积分电容PI调节器/减少的开环放大倍数的方法来改善。
2)PCB设计
A)EMI噪声引起的RF噪声调整PI调节器,输出误差信号中含有的干扰。主视图的高频电容是太远离开成分,无论是大C形环绕布线等...
B)至少有两个以上的点PCB线路控制电路和电源电路的共享。 PCB覆铜是不是一个完美的导体,它可以始终是等效的电感器或电阻器元件,当电源电流流经普通PCB的线和控制回路,以在PCB上,每个节点的控制电路中产生的电压降分散在不同的位置控制网络酒店干扰,电路噪声​​,电源电流引起的电压降。这发生在电源接地线,注意单点接地可以改善。
3)磁性元件
磁体具有磁特性的应变,漆包线将泄漏磁场的左侧和右侧的电功率,对这些因素的综合作用下,发生本地泛音或1 / N的频率共振。改变开关频率,并能够提高磁性元件浸渍。
这通常是一个小的经验,尝试。
不知道你说的噪音是机械振动噪音或高频率的交流分量的输出电压?
这两种噪声中经常遇到的开关电源
机械噪声主要是由于电路中存在异常电击,频率小于20K,变压器,电感,磁芯,声音,人耳能听到的。解决的办法是调节补偿,以降低放大器的输入阻抗,在敏感的地方干扰,加上吸收电路。
输出纹波噪声主要是由于到该管的切换的时刻,由于变压器的漏电感和线路电感引起的电压尖峰,它是由输出纹波噪声,高频开关电源一般,我们做什么,要远远大于20K,所以,如果没有异常的电路冲击,我们不能听到声音
V1〜V4整理由一个桥式整流器,AC输入开关电源转换为DC电压Vi施加到高频变压器的初级L1和开关阀V5。开关管V5的基极输入,几十到几百kHz高频的矩形波,重复频率和占空比来确定所要求的输出直流电压VO。脉冲电流开关扩增由高频变压器耦合到次级回路。高频变压器的初级次级匝数比来确定所要求的输出直流电压VO。高频脉冲电流通过二极管V6整流器和C2过滤成一个直流输出电压VO。开关电源在以下几个方面会产生电磁干扰的噪声形成的。

(1)高频变压器的初级L1,开关V5和滤波电容器C1组成的高频开关电流回路,可
更大的空间辐射。如果电容滤波器,高频电流,但也进行的差模的输入交流电源。图1中的I1。

(2)高频变压器的次级L2,整流二极管V6,滤波电容器C2构成的高频开关电流回路
空间辐射的产生。如果电容器滤波器,高频电流差动模式将被混合的形式传导出去的输出直流电压。图1中的I2。

(3)高频变压器的初级和次级分布电容Cd,初中高频高压电力通过这些分布
内容将被直接耦合到次级的两个输出直流电源供给线中产生的二次相的共模噪声。如果两个线 - 接地阻抗不平衡,也进入了差模噪声。

(4)输出整流二极管V6会产生反向浪涌电流。二极管的PN结的正向传导电荷
积累,将消失,一个反向电流的二极管的反向电压累积电荷。由于开关所需的电流由二极管整流,二极管由导通到关断的时间是很短的,在短时间内消失的时间,让存储的电荷,以产生一个反向的电流浪涌。由于在DC输出线,这是一个差模噪声的分布电容,分布电感的振荡频率衰减引起的浪涌。

(5)的负载的开关阀V5是在高频变压器的初级线圈L1,是一个感性负载,关断时,在管的两端将出现高浪涌电压尖峰,该噪声将传递到输入端和输出端。

(6)的开关V5的集电极与散热片之间的分布电容CI K高频率的开关电流流经CI散热器ķ,然后流入到机箱接地,并最终流动到机箱接地的三相交流电源线连接保护接地线PE,造成的共模辐射。 L和N的PE存在一定的阻抗,如阻抗不平衡的共模噪声的电源线将被转换到一个差模噪声。图1中的I3。

通过上面的分析,我们可以知道,很多开关电源的噪声源干扰的途径是多种多样的,影响较大的噪声源可以归纳为以下三种:

(1)二极管的反向恢复时间,由于干扰。

(2)谐波干扰开关工作

电源开关在关闭大脉冲电流的导通流过,高频变压器绕组漏感引起的电流突变会产生尖峰干扰。

(3)交流输入电路的干扰

开关电源的输入整流器的反向恢复期间,也可以导致高频衰减振荡干扰。一般整流后的电路总是连接到一个比较大的滤波电容,因而在整流器的导通角是小的,将导致的特定的充电电流,从而使交流电流的AC输入侧的失真,质量的影响电网。此外,滤波电容的等效串联电感的干扰也有较大的影响。

所有这些干扰的传播途径,可分为两种类型的传导和辐射干扰。的干涉峰的干扰和谐波干扰所产生的开关电源的能量由开关电源输入和输出线传播形成称为传导干扰。谐波和寄生振荡的能量,通过传播的输入和输出线,在该空间所产生的电场和磁场,所产生的电磁辐射的干扰被称为辐射干扰。

由于开关电源本身是一个强干扰源,所以在除了采取措施,以抑制产生的电磁干扰的电路,也应开关电源有效的电磁屏蔽,滤波和接地。
3开关电源噪声抑制

电磁干扰形成的三个要素是干扰源,传播途径和干扰设备,因此,抑制电磁干扰也应该从这三个方面进行。的传播途径,首先应抑制干扰源直接消除干扰的原因,其次由消除干扰源之间的耦合和受干扰的设备和辐射,切断电磁干扰第三是提高免疫力干扰设备来降低噪声的敏感度。第三点是不是本文的讨论范围。

的功率因数校正(PFC)技术和软开关功率转换技术可以极大地减少噪声的振幅。

(1)电路的措施

主要是由于急剧变化的电压和电流的开关电源产生的电磁干扰,因此需要尽可能地减少的du / dt的变化率(di / dt的)电路中的电压和电流。抑制电磁干扰吸收电路也是一个很好的方式。吸收电路的基本原理,为开关,当开关被关闭,以提供旁路,吸收寄生分布参数中积蓄的能量,从而抑制了发生干扰。常用的缓冲电路RC,RCD,LC被动吸收的网络和主动吸收网络。

过滤器是一个很好的方法来抑制传导干扰。例如,在电源输入端接滤波器,可以抑制开关电源产生的干扰和反馈到电网,从电网本身能够抑制电源上的抗噪声。在滤波电路中还使用许多专用的过滤元件,如的穿心式电容器,三端子电容器,铁氧体磁珠,和他们能够改善电路的滤波特性。适当的设计或选择一个过滤器,并正确地安装过滤器,是抗干扰技术的重要组成部分。

具体措施如下:

一。安装在过滤器的AC输入端,在图2中所示的类型的滤波器电路的功率。是用来抑制差模噪声LD,CD,LD一般需要100〜700μH的CD〜〜10μF,10〜150KHZ。 LC,CC是用来抑制共模噪声,一般和LC取1〜3μHCC 2000〜6800PF 150KHz到抑制。上述有效的共模噪声。在实践中要调整的装置参数。
 


此外,电源过滤器的安装应注意:

当电源滤波器的安装必须接地。所有电源过滤器在除了特殊指令允许不接地的过滤器可以使用未接地的制造商,必须接地,因为共模滤波器旁路电容必须接地,以工作。除了与金属底盘接地,而且还与较厚的电线连接到过滤器壳体和设备的接地点到相位滤波器。接地阻抗较低,更好的滤波效果。
尽可能靠近入口的电源。安装,尽可能的过滤器的输入/输出端子,并避免了干扰信号从输入端直接耦合到所述输出端子。必要时,使用屏蔽隔板分离。

b加装在电源的输出端子的共模噪声滤波器。沽铁氧体磁珠上的输出线,由共轭扼流圈,再加上安装高频电容,它可以抑制一些的共模噪声。增加输出的滤波器电感器和滤波器的电容器的电容可以抑制差模噪声,更好的多个电容并联的电感。

c输出使用多个二极管的整流二极管并联连接的交流负载电流,选择的整流二极管的反向恢复电流是柔软的特性,适当降低的开关的开口率,以减少高频变压器的漏感,并确保,它是不饱和的,有效的装置,用于抑制噪声。

d为初级侧的高频变压器,二次侧开关CE磁极,以及输出整流二极管有一个RC网络吸收。抑制电压尖峰和浪涌电流。饱和的非晶磁环反向浪涌电流抑制二极管系列,输出整流二极管分支。正如在图3中示出。
 

RC吸收图3实施例的网络的使用的环形


E。行的印制电路板,高频回路的面积最小化,以缩短高频信号线。还应当指出在布线的机器:

开关电源输入AC电源线和输出的直流电源线紧靠在一起,而不是捆绑,尽可能从噪声源。

输出DC电源线,最好使用双绞线,应至少痕迹紧密结合在一起。

应该尽可能远离从控制信号线驱动电路的电源线的输入和输出功率。

F。减少开关的集电极和散热器之间的分布电容CI。一种低介电常数的绝缘垫可以被选择和正确加厚厚度的垫圈。在必要时,被插入在作为一个静电屏蔽的绝缘垫薄铜。

克。地面

电源接地安全,另一个目的是要考虑的电磁兼容性问题。良好的接地系统能起到显着的作用,减少了电磁干扰。

出于安全考虑,接地,一般简称为安全,在电源金属壳,并连接到大地。考虑到电磁兼容性问题,你首先应该明白的信号,地环干扰的概念。

信号:信号电流流回源的低阻抗路径。接地回路的干扰:本地在线流过大电流时,会产生的地面的阻抗引起的电压降不为零时,在两个电路在连接电缆上的电压,将产生一个电流。由于的不均衡性的电路中,各导线上的电流,它会产生的差模的电压,电路造成干扰。地环路电流,由于这种干扰造成的,所以所谓的接地回路的干扰。

接地问题:

1),以尽量减少引线电感的高频阻抗。

2)增加的接地回路的阻抗,使用隔离变压器或光电耦合器的发送信号的初始电平之间的屏蔽,以减少接地回路干扰。

3)两个单元电路最好是不共享一个单一的电源和地面相同的拉伸。
放大器的屏蔽外壳,变压器屏蔽层接地良好。

(2)结构的措施:屏蔽

屏蔽是解决电磁兼容性问题的重要手段之一,其目的就是要切断的电磁波的传输路由。大多数的电磁兼容问题的解决电磁屏蔽。最大的好处不会解决问题的电磁干扰,电磁屏蔽影响电路的正常工作。

屏蔽件分为电屏蔽,磁屏蔽和电磁屏蔽。

的开关电源,主要是做的屏蔽层和所述壳体的屏蔽控制,高频变压器,开关和整流二极管,驱动电路屏蔽的屏蔽层,并且通过各种方法来提高屏蔽性能

通过以上的了解,我们就知道不同的噪声该从何去解决。