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[经验] 减少开关电源的纹波和噪声电压的措施

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发表于 2016-4-13 14:45:53 | 显示全部楼层 |阅读模式
减少开关电源的纹波和噪声电压的措施
开关电源(包括AC/DC转换器、DC/DC转换器、AC/DC模块和DC/DC模块)与线性电源相比较,最突出的优点是转换效率高,一般可达80%~85%,高的可达90%~97%;其次,开关电源采用高频变压器替代了笨重的工频变压器,不仅重量减轻,体积也减小了,因此应用范围越来越广。但开关电源的缺点是由于其开关管工作于高频开关状态,输出的纹波和噪声电压较大,一般为输出电压的1%左右(低的为输出电压的0.5%左右),最好产品的纹波和噪声电压也有几十mV;而线性电源的调整管工作于线性状态,无纹波电压,输出的噪声电压也较小,其单位是μV。
本文简单地介绍开关电源产生纹波和噪声的原因和测量方法、测量装置、测量标准及减小纹波和噪声的措施。

一、纹波和噪声产生的原因:
   开关电源输出的不是纯正的直流电压,里面有些交流成分,这就是纹波和噪声造成的。纹波是输出直流电压的波动,与开关电源的开关动作有关。每一个开、关过程,电能从输入端被“泵到”输出端,形成一个充电和放电的过程,从而造成输出电压的波动,波动频率与开关的频率相同。纹波电压是纹波的波峰与波谷之间的峰峰值,其大小与开关电源的输入电容和输出电容的容量及品质有关。
噪声的产生原因有两种,一种是开关电源自身产生的;另一种是外界电磁场的干扰(EMI),它能通过辐射进入开关电源或者通过电源线输入开关电源。开关电源自身产生的噪声是一种高频的脉冲串,由发生在开关导通与截止瞬间产生的尖脉冲所造成,也称为开关噪声。噪声脉冲串的频率比开关频率高得多,噪声电压是其峰峰值。噪声电压的振幅很大程度上与开关电源的拓扑、电路中的寄生状态及PCB的设计有关。
二、减小纹波和噪声电压的措施:
开关电源除开关噪声外,在AC/DC转换器中输入的市电经全波整流及电容滤波,电流波形为脉冲,如图17所示(图a是全波整流、滤波电路,b是电压及电流波形)。电流波形中有高次谐波,它会增加噪声输出。良好的开关电源(AC/DC转换器)在电路增加了功率因数校正(PFC)电路,使输出电流近似正弦波,降低高次谐波,功率因数提高到0.95左右,减小了对电网的污染。电路图如图1所示。
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 楼主| 发表于 2016-4-13 14:49:55 | 显示全部楼层
开关电源或模块的输出纹波和噪声电压的大小与其电源的拓扑,各部分电路的设计及PCB设计有关。例如,采用多相输出结构,可有效地降低纹波输出。现在的开关电源的开关频率越来越高;低的是几十kHz,一般是几百kHz,而高的可达1MHz以上。因此产生的纹波电压及噪声电压的频率都很高,要减小纹波和噪声最简单的办法是在电源电路中加无源低通滤波器。  

1、减少EMI的措施
可以采用金属外壳做屏蔽减小外界电磁场辐射干扰。为减少从电源线输入的电磁干扰,在电源输入端加EMI滤波器,如图3所示(EMI滤波器也称为电源滤波器)。
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 楼主| 发表于 2016-4-13 14:53:49 | 显示全部楼层
5 、增加LC滤波器
为减小模块电源的纹波和噪声,可以在DC/DC模块的输入和输出端加LC滤波器,如图5所示。图5左图是单输出,图21右图是双输出。
(, 下载次数: 2)


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一粒金砂(初级)

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发表于 2016-4-25 22:43:42 | 显示全部楼层


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测评达人

发表于 2016-4-27 12:50:49 | 显示全部楼层


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纯净的硅(中级)

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发表于 2016-5-5 13:59:40 | 显示全部楼层
天地庄周马;江湖范蠡船。
个性签名还是放QQ号吧,2060347305,添加说明EEworld好友


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发表于 2016-5-31 22:41:14 | 显示全部楼层


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一粒金砂(中级)

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发表于 2016-7-22 11:23:48 | 显示全部楼层
谢谢,学习了!但是,楼主  我怎么没看到怎样测量纹波电压呢?  能否说一下


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一粒金砂(初级)

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发表于 2016-8-5 10:46:25 | 显示全部楼层
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!


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发表于 2016-8-6 16:36:31 | 显示全部楼层


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发表于 2016-12-5 15:29:31 | 显示全部楼层


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发表于 2016-12-28 16:40:11 | 显示全部楼层


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一粒金砂(初级)

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发表于 2017-3-11 21:08:37 | 显示全部楼层
提纲很多的内容没说就结束了。


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一粒金砂(初级)

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发表于 2017-4-19 13:47:37 | 显示全部楼层
总结的还是不错的


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一粒金砂(初级)

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发表于 2018-1-26 15:42:51 | 显示全部楼层


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发表于 2018-1-26 16:27:33 | 显示全部楼层
木犯001号 发表于 2016-4-13 14:53
5 、增加LC滤波器为减小模块电源的纹波和噪声,可以在DC/DC模块的输入和输出端加LC滤波器,如图5所示。图5 ...

我公司供应驱动芯片,专业汽车灯 照明灯所需等各种MOS元器件,触摸芯片,国内外品牌都有!
电:176 8883 4081,联系我


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发表于 2018-1-26 16:27:49 | 显示全部楼层
libobozyy 发表于 2016-7-22 11:23
谢谢,学习了!但是,楼主  我怎么没看到怎样测量纹波电压呢?  能否说一下

我公司供应驱动芯片,专业汽车灯 照明灯所需等各种MOS元器件,触摸芯片,国内外品牌都有!
电:176 8883 4081,联系我


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发表于 2018-1-26 16:28:00 | 显示全部楼层
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