低頻紋波抑制的幾種常用的方法

紋波主要在五個方面：輸入低頻紋波、高頻紋波、寄生引起的共模紋波噪聲、功率器件開關(guān)過程中產(chǎn)生的超高頻諧振噪聲和閉環(huán)調(diào)節(jié)控制引起的紋波噪聲。

紋波主要在五個方面：輸入低頻紋波、高頻紋波、寄生參數(shù)引起的共模紋波噪聲、功率器件開關(guān)過程中產(chǎn)生的超高頻諧振噪聲和閉環(huán)調(diào)節(jié)控制引起的紋波噪聲。

1、低頻紋波是與輸出電路的濾波電容容量相關(guān)。電容的容量不可能無限制地增加，導致輸出低頻紋波的殘留。交流紋經(jīng)

DC/DC變換器衰減后，在開關(guān)電源輸出端表現(xiàn)為低頻噪聲，其大由DC/DC 變換器的變比和控制系統(tǒng)的增益決定。電流型控制 DC/DC 變換器的紋波抑制比電壓型稍有提高。但其輸出端的低頻交流紋波仍較大。若要實現(xiàn)開關(guān)電源的低紋波輸出，則必須對低頻電源紋波采取濾波措施?？刹捎们凹夘A(yù)穩(wěn)壓和增大 DC/DC 變換器閉環(huán)增益來消除。

低頻紋波抑制的幾種常用的方法：

a、加大輸出低頻濾波的電感，電容參數(shù)，使低頻紋波降低到所需的指標。

b、采用前饋控制方法，降低低頻紋波分量。

c高頻紋波噪聲來源于高頻功率開關(guān)變換電路。在電路中，通過功率器件對輸入直流電壓進行高頻開關(guān)變換而后整流濾波再實現(xiàn)穩(wěn)壓輸出的，在其輸出端含有與開關(guān)工作頻率相同頻率的高頻紋波，其對外電路的影響大小主要和開關(guān)電源的變換頻率、輸出濾波器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)有關(guān)，設(shè)計中盡量提高功率變換器的工作頻率，可以減少對高頻開關(guān)紋波的濾波要求。

高頻紋波抑制的目的是給高頻紋波提供通路，常用的方法有以下幾種：

a、提高開關(guān)

電源

工作頻率，以提高高頻紋波頻率，有利于抑制輸出高頻紋波。

b、加大輸出高頻濾波器，可以抑制輸出高頻紋波。

c、采用多級濾波。

3、由于功率器件與散熱器底板和變壓器原、副邊之間存在寄生電容，導線存在寄生電感，因此當矩形波電壓作用于功率器件時，開關(guān)電源的輸出端因此會產(chǎn)生共模紋波噪聲。減小與控制功率器件、變壓器與機殼地之間的寄生電容，并在輸出側(cè)加共模抑制電感及電容，可減小輸出的共模紋波噪聲。

減小輸出共模紋波噪聲的常用方法：

a、輸出采用專門設(shè)計的 EMI 濾波器。

b、降低開關(guān)毛刺幅度。

超高頻諧振噪聲主要來源于高頻

整流二極管

反向恢復(fù)時

二極管

結(jié)電容、功率器件開關(guān)時功率器件結(jié)電容與線路寄生電感的諧振，頻率一般為 1-10MHz，通過選用軟恢復(fù)特性二極管、結(jié)電容小的開關(guān)管和減少布線長度等措施可以減少超高頻諧振噪聲。

開關(guān)電源都需對輸出電壓進行閉環(huán)控制，調(diào)節(jié)器參數(shù)設(shè)計的不適當也會引起紋波。當輸出端波動時通過反饋

進入調(diào)節(jié)器回路，可能導致調(diào)節(jié)器的自激振蕩，引起附加紋波。此紋波電壓一般沒有固定的頻率。在開關(guān)直流電源中，往往因調(diào)節(jié)器參數(shù)選擇不適當會引起輸出紋波的增大。

這部分紋波可通過以下方法進行抑制：

a、在調(diào)節(jié)器輸出增加對地的補償網(wǎng)絡(luò)，調(diào)節(jié)器的補償可抑制調(diào)節(jié)器自激引起的紋波增大。

b、合理選擇閉環(huán)調(diào)節(jié)器的開環(huán)放大倍數(shù)和閉環(huán)調(diào)節(jié)器的參數(shù)，開環(huán)放大倍數(shù)過大有時會引起調(diào)節(jié)器的振蕩或自激，使輸出紋彼含量增加，過小的開環(huán)放大倍數(shù)使輸出電壓穩(wěn)定性變差及紋波含量增加.所以調(diào)節(jié)器的開環(huán)放大倍數(shù)及閉環(huán)調(diào)節(jié)器的參數(shù)要合理選取，調(diào)試中要根據(jù)負載狀況進行調(diào)節(jié)。

c、在反饋通道中不增加純滯后濾波環(huán)節(jié).使延時滯后降到最小.以增加閉環(huán)調(diào)節(jié)的快速性和及時性，對抑制輸出電壓紋波是有益的。

1、低頻紋波噪聲

主要是由于開關(guān)管開關(guān)狀態(tài)的快速變化導致的。在開關(guān)管導通和關(guān)斷過程中，電流和電壓的快速變化會產(chǎn)生低頻紋波噪聲。這種噪聲通常具有較低的頻率，但可能對電路性能產(chǎn)生較大影響。

抑制方法：

①加大輸出低頻濾波的電感和電容參數(shù)，使其降低到所需的指標;

②采取前反饋控制方法，降低低頻紋波分量。

2、高頻紋波噪聲

主要是由于開關(guān)電源內(nèi)部電路中的元件參數(shù)不匹配或寄生效應(yīng)導致的。例如，電容器的寄生電感、電阻器的寄生電容等都會產(chǎn)生高頻紋波噪聲。這種噪聲通常具有較高的頻率，但幅度相對較小。

抑制方法：

①采用多級濾波;

②加大輸出高頻濾波器，可抑制輸出高頻紋波;

③提高開關(guān)電源工作頻率，以此提高高頻紋波頻率。

3、共模紋波噪聲

是由于開關(guān)電源內(nèi)部電路中的元件之間存在電位差而產(chǎn)生的。當開關(guān)電源工作在高頻時，電位差會導致電流在元件之間流動，從而產(chǎn)生共模紋波噪聲。這種噪聲對電路性能和穩(wěn)定性產(chǎn)生較大影響，需要采取措施進行抑制。

抑制方法：

①采取專門設(shè)計的EMI濾波器;

②降低開關(guān)刺幅度。

4、超高頻諧振噪聲

是由于開關(guān)電源內(nèi)部電路中的元件之間存在諧振效應(yīng)而產(chǎn)生的。當開關(guān)電源工作在高頻時，元件之間的諧振效應(yīng)會導致電流和電壓的波動，從而產(chǎn)生超高頻諧振噪聲。這種噪聲對電路性能和穩(wěn)定性產(chǎn)生較大影響，需要采取措施進行抑制。

抑制方法：

①采用軟恢復(fù)特性二極管;

②使用結(jié)電容小的開關(guān)管;

③減少布線長度。

5、閉環(huán)調(diào)節(jié)控制引起的紋波噪聲

閉環(huán)調(diào)節(jié)控制是開關(guān)電源中常用的控制方法之一。然而，閉環(huán)調(diào)節(jié)控制可能會導致開關(guān)電源內(nèi)部電路中的元件參數(shù)發(fā)生變化，從而產(chǎn)生紋波噪聲。這種噪聲通常具有較低的頻率，但可能對電路性能產(chǎn)生較大影響。

抑制方法：

①在調(diào)節(jié)器輸出增加對地的補償網(wǎng)絡(luò)，這是因為該補償可以抑制調(diào)節(jié)器自激引起的紋波增大問題;

②合理選擇閉環(huán)調(diào)節(jié)器的開環(huán)放大倍數(shù)和參數(shù)，最好根據(jù)負載狀況調(diào)節(jié);

③在反饋通道中不增加純滯后濾波環(huán)節(jié)，這樣做的好處是可以使延時滯后降到最低，以此增加閉環(huán)調(diào)節(jié)的快速性和及時性，對抑制輸出電壓紋波是有益的。