電源噪聲是設(shè)計(jì)師和其他參與電子產(chǎn)品生產(chǎn)的人經(jīng)常遇到的問(wèn)題，必須提前考慮并制定計(jì)劃來(lái)降低噪聲。以下是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的一些可行方法。
應(yīng)用篩選器
一種具有多種相關(guān)可能性的選項(xiàng)是使用濾波技術(shù)來(lái)管理電源噪聲。例如，您可以使用輸出電容器來(lái)最大限度地降低噪聲，因?yàn)樗鼈儠?huì)對(duì)電源電路的輸出阻抗產(chǎn)生反應(yīng)。但是，電容器具有等效串聯(lián)電阻 (ESR) 和等效串聯(lián)電感 (ESL)。選擇具有較低 ESR 和 ESL 的電容器將降低噪聲。
然而，請(qǐng)注意，ESR 的急劇降低(可以通過(guò)用陶瓷電容器替換電解電容器來(lái)實(shí)現(xiàn))可能會(huì)導(dǎo)致電源不穩(wěn)定，因?yàn)?ESR 可能會(huì)提供與反饋相關(guān)的錯(cuò)誤信號(hào)。
另外，鐵氧體磁珠在過(guò)濾高頻輸出噪聲方面效果特別好。它們會(huì)耗散高頻噪聲能量，而且在很寬的頻率范圍內(nèi)都是如此。然而，鐵氧體磁珠在所需的頻率范圍內(nèi)會(huì)變成電阻，過(guò)多的噪聲會(huì)以熱量的形式消散。
電磁干擾和射頻干擾濾波器也有助于噪聲管理，因?yàn)樗鼈兛梢苑乐惯@些類(lèi)型的電噪聲進(jìn)入系統(tǒng)并破壞其功能。這些濾波器還可以阻止設(shè)備通過(guò)電源線(xiàn)發(fā)出電噪聲。第二個(gè)方面很重要，因?yàn)檎O(jiān)管機(jī)構(gòu)規(guī)定了設(shè)備可以產(chǎn)生和通過(guò)交流電線(xiàn)發(fā)送的噪聲量。北美和歐洲的限制也不同。
鉗位濾波器(即所謂的鐵氧體鉗位)是另一種常用的干預(yù)方法，尤其是在計(jì)算機(jī)或辦公設(shè)備等產(chǎn)品中。這些濾波器有一個(gè)圓柱形鐵氧體磁芯，嵌入塑料中，縱向分成兩部分。鉗位濾波器的主要優(yōu)點(diǎn)是您可以在現(xiàn)有的電子設(shè)備設(shè)置中使用它，而無(wú)需切斷電纜。這些濾波器還可以保護(hù)設(shè)備免受靜電影響。
明確設(shè)備的預(yù)期工作溫度
極端溫度會(huì)損壞電子產(chǎn)品并導(dǎo)致電源噪音增加。但是，通過(guò)結(jié)合設(shè)計(jì)考慮和客戶(hù)教育，公司代表可以提高用戶(hù)對(duì)產(chǎn)品性能滿(mǎn)意的可能性。
例如，通風(fēng)電源可以使系統(tǒng)保持合適的溫度，但如果人們?cè)诙鄩m或潮濕的環(huán)境中使用這些產(chǎn)品，它就不是一個(gè)合適的選擇。此外，如果電源有變熱的風(fēng)險(xiǎn)，并對(duì)操作員造成燙傷風(fēng)險(xiǎn)，設(shè)計(jì)師必須考慮最有效的方法來(lái)保持電源涼爽。
相反，寒冷天氣會(huì)增加輸出電壓紋波，增加系統(tǒng)噪聲。低溫也可能對(duì)電源的輸出調(diào)節(jié)能力產(chǎn)生負(fù)面影響。電子產(chǎn)品在寒冷的溫度下通常比在炎熱的溫度下性能更好，但任何極端溫度都會(huì)損害設(shè)備的性能。
建議客戶(hù)不要在寒冷天氣下操作產(chǎn)品，以免增加系統(tǒng)噪音，這是一種簡(jiǎn)單的降低噪音的方法。此外，還要提供詳細(xì)的規(guī)格表，以便人們?cè)趽碛谢蚴褂卯a(chǎn)品時(shí)可以輕松參考。
注意 PCB 的設(shè)計(jì)
印刷電路板對(duì)于許多帶電源的設(shè)備來(lái)說(shuō)是必不可少的，而且它們?cè)诓粩喔倪M(jìn)。最新的創(chuàng)新之一是使用 3D 打印機(jī)制作PCB。然而，即使人們?cè)谔剿餍碌纳a(chǎn)方法，一些減輕電源噪聲的最佳實(shí)踐仍然保持不變。
首先，PCB 信號(hào)走線(xiàn)的尺寸應(yīng)盡可能短且細(xì)。寬度為 4 至 8 毫米、厚度小于 8 毫米的走線(xiàn)通常是理想的。將 PCB 走線(xiàn)保持在建議的限度內(nèi)應(yīng)能最大限度地減少電容耦合，從而減少噪音，尤其是高頻下的聲音。
在規(guī)劃走線(xiàn)布局時(shí)，請(qǐng)確保相鄰走線(xiàn)之間的距離始終大于其寬度。這樣做可以降低串?dāng)_的可能性。如果 PCB 上有兩個(gè)相鄰的信號(hào)層，請(qǐng)檢查其中一個(gè)層是否有水平布線(xiàn)，另一個(gè)層是否有垂直布線(xiàn)，這是減少串?dāng)_的另一種方法。將電源線(xiàn)和所有其他 PCB 輸入通過(guò)濾波器也可以減輕噪音。
處理與敏感信號(hào)相關(guān)的 PCB 走線(xiàn)時(shí)，無(wú)論走線(xiàn)和振蕩電路是否位于同一 PCB 層上，都應(yīng)將其遠(yuǎn)離振蕩電路。
將 PCB 設(shè)計(jì)為具有獨(dú)立區(qū)域是另一種影響信號(hào)完整性的噪聲管理技術(shù)。將模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)分開(kāi)是一種最佳做法。數(shù)字信號(hào)會(huì)產(chǎn)生高頻噪聲，這會(huì)導(dǎo)致兩種電路出現(xiàn)錯(cuò)誤。同樣，在 PCB 上將高頻信號(hào)與低頻信號(hào)分開(kāi)。
尋求監(jiān)管后選擇
在電源輸出端加入第二個(gè)低噪聲調(diào)節(jié)器是降低噪聲的另一個(gè)考慮因素。此選項(xiàng)會(huì)增加總體設(shè)計(jì)成本，但這是一種常用方法。
人們通常使用低壓差線(xiàn)性穩(wěn)壓器來(lái)降低電源噪聲。這樣做至少可以使輸出紋波減少一個(gè)數(shù)量級(jí)或更多。使用 LC 或 RC 濾波器可以進(jìn)一步提高降噪效果。
但是，如果在設(shè)計(jì)中選擇使用 RC 或 LC 濾波器，請(qǐng)花時(shí)間選擇最合適的濾波器。RC 濾波器要求電源有通風(fēng)，有效消散電阻產(chǎn)生的熱量。此外，雖然 RC 濾波器相對(duì)便宜，但它們僅適用于小負(fù)載電流，最適合管理低功率信號(hào)。
相反，LC 濾波器適用于負(fù)載較大的電流，并能減輕高功率信號(hào)。這些濾波器不需要補(bǔ)充通風(fēng)，因?yàn)殡姼衅鞑划a(chǎn)生熱量。
對(duì)電源噪聲有現(xiàn)實(shí)的看法
這些策略將幫助您控制電源中的噪聲。但是，最后要記住的是，您無(wú)法消除噪聲，因此定義產(chǎn)品可接受的噪聲水平總是有用的。
確定這一點(diǎn)后，選擇上述一種或多種策略并應(yīng)用它們來(lái)獲得所需結(jié)果將變得更加容易。如果您正在設(shè)計(jì)之前產(chǎn)品的更新版本，那么采納客戶(hù)反饋可以突出設(shè)計(jì)缺陷，從而降低電源噪音，同時(shí)帶來(lái)其他好處。
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