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          行業(yè)技術(shù)分享:開關(guān)電源紋波的產(chǎn)生以及抑制

          作者: 時(shí)間:2014-01-23 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏


          行業(yè)技術(shù)分享:開關(guān)電源紋波的產(chǎn)生以及抑制

          電感L內(nèi)的電流波形,其電流△I可由下式算出:


          行業(yè)技術(shù)分享:開關(guān)電源紋波的產(chǎn)生以及抑制

          可以看出,增加L值,或者提高開關(guān)頻率可以減小電感內(nèi)的電流波動(dòng)。

          同樣,輸出與輸出電容的關(guān)系:vripple=Imax/(Co×f)。 可以看出,加大輸出電容值可以減小

          通常的做法,對于輸出電容,使用鋁電解電容以達(dá)到大容量的目的。但是電解電容在抑制高頻噪聲方面效果不是很好,而且ESR也比較大,所以會(huì)在它旁邊并聯(lián)一個(gè)陶瓷電容,來彌補(bǔ)鋁電解電容的不足。

          同時(shí),工作時(shí),輸入端的電壓Vin不變,但是電流是隨開關(guān)變化的。這時(shí)輸入電源不會(huì)很好地提供電流,通常在靠近電流輸入端(以BucK型為例,是SWITcH附近),并聯(lián)電容來提供電流。

          應(yīng)用該對策后,BUCK型如下圖所示:


          行業(yè)技術(shù)分享:開關(guān)電源紋波的產(chǎn)生以及抑制


          上面這種做法對減小紋波的作用是有限的。因?yàn)轶w積限制,電感不會(huì)做的很大,輸出電容增加到一定程度,對減小紋波就沒有明顯的效果了;增加開關(guān)頻率,又會(huì)增加開關(guān)損失。所以在要求比較嚴(yán)格時(shí),這種方法并不是很好。

          關(guān)于開關(guān)電源的原理等,可以參考各類開關(guān)電源設(shè)計(jì)手冊。

          2、二級濾波,就是再加一級LC濾波器

          LC濾波器對噪紋波的抑制作用比較明顯,根據(jù)要除去的紋波頻率選擇合適的電感電容構(gòu)成濾波電路,一般能夠很好的減小紋波。

          但是,這種情況下需要考慮反饋比較電壓的采樣點(diǎn)。(如下圖所示)

          行業(yè)技術(shù)分享:開關(guān)電源紋波的產(chǎn)生以及抑制

          采樣點(diǎn)選在LC濾波器之前(Pa),輸出電壓會(huì)降低。因?yàn)槿魏坞姼卸加幸粋€(gè)直流電阻,當(dāng)有電流輸出時(shí),在電感上會(huì)有壓降產(chǎn)生,導(dǎo)致電源的輸出電壓降低。而且這個(gè)壓降是隨輸出電流變化的。

          采樣點(diǎn)選在LC濾波器之后(Pb),這樣輸出電壓就是我們所希望得到的電壓。但是這樣在電源系統(tǒng)內(nèi)部引入了一個(gè)電感和一個(gè)電容,有可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。

          3、開關(guān)電源輸出之后,接LDO濾波

          這是減少紋波和噪聲最有效的辦法,輸出電壓恒定,不需要改變原有的反饋系統(tǒng),但也是成本最高,功耗最高的辦法。

          任何一款LDO都有一項(xiàng)指標(biāo):噪音抑制比。是一條頻率-dB曲線,如圖是凌特公司LT3024的曲線。

          行業(yè)技術(shù)分享:開關(guān)電源紋波的產(chǎn)生以及抑制

          經(jīng)過LDO之后,開關(guān)紋波一般在10mV以下。

          下圖是LDO前后的紋波對比:



          關(guān)鍵詞: 開關(guān)電源 紋波

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