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浅析电源模块噪声的产生原因和解决
编辑:上海腾烁电子材料有限公司   发布时间:2019-11-12

在开关电源中,因为存在开关管和功率磁性元件等,会产生噪声源,最厉害的噪声一般来自DC-DC副边的整流和续流二极管。模块电源的噪声流动于内部和系统中,因此,在分析噪声的流动不要集中在一个地方,要综合原副边、各个单元电路和环境等方面来分析。

噪声有差模和共模噪声,差模噪声主要是由较大的di/dt 造成,如:大电流开关回路大电流快速切换时,桥式整流电路充电截止等。因为大电流切换往往会伴随较大的电压尖峰,不仅是开关管两端的,还包括走线两端,该电压尖峰是差模噪声大小的直接表现形式,电压尖峰越大则差模噪声越大。减小差模噪声的方法有减慢开关的速度、减小引线、走线的寄生电感、加去耦电容等。

共模噪声主要是由较大的dv/dt 形成的,一般是工作信号的铜皮不可避免的与保护地存在分布电容,当工作信号的一块面积存在较大的电压波动(如开关切换)时就会在保护地上感应出相同频率的电流,从而形成共模噪声。可以通过减慢开关的速度、减小分布电容、减小面积或者增大距离来减小噪声。

差模和共模噪声在一定条件下还会互相转换,共模滤波回路的阻抗不对称,Y电容不对称或两根功率线上的感抗不相同,会导致共模噪声转换成差模噪声。而差模滤波回路相对的不平衡会导致差模噪声转换成共模噪声,一般在设计时都应该保持滤波回路的对称性。

模块电源的传导和辐射噪声都来自dv/dt(尖峰)或di/dt(尖峰或谐振峰)的V/ns或A/ns,电压尖峰和电流尖峰都是伴随着产生,因此,共模噪声和差模噪声通常同时产生。减小共模传导噪声的有效方法是在正负输入端加入Y电容,为了减小寄生电感,引线应当尽可能短。为了满足FCC/VDEA或B级的要求,模块电源输人端还应加入共模电感。


开关电源一般为了抑制电磁干扰和减小电压应力,常选用RC、RCD等吸收电路,其中吸收电容多选择高压陶瓷电容。但是高压陶瓷电容是由非线性电介质钛酸钡等制成,电致弹性效应比较显着,在周期性尖峰电压下,电介质不断发作形变然后发作音频噪声。解决的方法可以把吸收回路的高压陶瓷电容换成电致弹性效应小的聚脂薄膜电容。

在大多数反激式电源中,其变压器是首要的噪声源,解决办法有:变压器要选择均匀浸渍,有用填充线圈与线圈之间、线圈与骨架之间、骨架与磁芯之间的固有空地,下降活动部件发作位移的可能性,必要时可以在磁性元件与线路板接触面填充白胶或喷涂三防漆,进一步减小机械振荡的空间。

在实际中要尽可能下降峰值磁通密度,考虑高温时的饱满磁通密度,留作余量避免作业曲线进入非线性区。有试验证明,峰值磁通密度从3000高斯降为2000高斯可将噪音下降5dB到15dB。条件允许的可以采用非晶、超微晶合金等材质,它们的磁均匀一致性远比铁氧体好得多,磁致弹性效应趋于零,对应力不灵敏。

模块电源常在输出没有接电解电容或电解电容容量过小的情况下直接带负载会发生啸叫现象,还有就是电解电容跟输出的引脚之间的内阻过大,如飞线接的。目前大多数模块电源在轻负载或空载的情况下,会处于一个低频工作状态,从而导致产生叫声,建议实际使用时负载不低于10%。


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