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開關電源模塊由于其開關管工作于高頻開關狀態(tài),輸出的紋波噪聲較大,一般為輸出電壓的1%左右,低的為輸出電壓的0.5%左右,最好產(chǎn)品的紋波噪聲也有幾十mV。而線性電源的調(diào)整管工作于線性狀態(tài),無紋波電壓,輸出的噪聲較小,其單位是μV。下面談下如何減少電源模塊的紋波噪音。
1、減少EMI干擾
可以采用金屬外殼做屏蔽,減小外界電磁輻射干擾。減少從電源線輸入的電磁干擾,可以在電源輸入端加EMI濾波器。
2、在輸出端采用高頻性能好、ESR低的電容
采用高分子聚合物固態(tài)電解質(zhì)的鋁或鉭電解電容作輸出電容是最佳的,其特點是尺寸小而電容量大,高頻下ESR阻抗低,允許紋波電流大。最適用于高效率、低電壓、大電流降壓式DC/DC轉換器及模塊電源作輸出電容。
3、采用與產(chǎn)品系統(tǒng)的頻率同步
為減小輸出噪聲,電源的開關頻率應與系統(tǒng)中的頻率同步,即電源模塊采用外同步輸入系統(tǒng)的頻率,使開關的頻率與系統(tǒng)的頻率相同。
4、避免相互干擾
在同一塊PCB上可能有多個電源模塊一起工作。若電源模塊是不屏蔽的、并且靠的很近,則可能相互干擾使輸出噪聲增加。為避免這種相互干擾可采用屏蔽措施或?qū)⑵溥m當遠離,減少其相互影響的干擾。
5、增加LC濾波器
為減小模塊電源的紋波和噪聲,可以在DC/DC模塊的輸入和輸出端加LC濾波器。
6、增加LDO
在開關電源模塊輸出后再加一個低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO)能大幅度地降低輸出噪聲,以滿足對噪聲特別有要求的電路需要,輸出噪聲可達μV級。由于LDO的壓差(輸入與輸出電壓的差值)僅幾百mV,則在開關電源的輸出略高于LDO幾百mV就可以輸出標準電壓了,并且其損耗也不大。
7、增加有源EMI濾波器及有源輸出紋波衰減器
有源EMI濾波器可在150kHz~30MHz間衰減共模和差模噪聲,并且對衰減低頻噪聲特別有效。在250kHz時,可衰減60dB共模噪聲及80dB差模噪聲,在滿載時效率可達99%。輸出紋波衰減器可在1~500kHz范圍內(nèi)減低電源輸出紋波和噪聲30dB以上,并且能改善動態(tài)響應及減小輸出電容。
開關電源模塊輸出紋波噪聲的大小與其電源的拓撲、各部分的電路設計及PCB設計有關。如:采用多相輸出結構,可有效地降低紋波輸出。現(xiàn)在的電源模塊開關頻率越來越高,低的是幾十kHz,一般是幾百kHz,而高的可達1MHz以上。因此,產(chǎn)生的紋波噪聲頻率都很高,要減小紋波和噪聲最簡單的方法是在電源電路中加無源低通濾波器。