深入探讨:开关稳压器噪声分析与抑制
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更新于2024-08-06
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本文深入探讨了开关稳压器的噪声类型和分析,包括开关纹波、宽带噪声和高频尖峰,以及电源抑制比(PSRR)的概念。文章旨在帮助设计者理解和降低开关稳压器的噪声,以实现与低压差(LDO)稳压器相当的低噪声性能,同时避免LDO带来的热问题和设计复杂性。
开关稳压器噪声的种类和分析:
1. 开关纹波噪声:纹波是开关稳压器中最显著的噪声源,其峰峰值电压通常在几毫伏到几十毫伏之间。纹波由开关动作引起,呈现出周期性和可预测性。通过示波器在时域观察或使用傅立叶分析在频域研究,可以清晰识别和测量这种噪声。降压稳压器的VSW(开关节点电压)是一个理想的方波,其基波和谐波成分受占空比控制。占空比接近50%时,纹波以基波为主。
2. 宽带噪声:这是一种更广泛的噪声频率范围,通常由内部开关活动和放大器噪声产生。了解其来源有助于设计更有效的滤波策略来减少噪声。
3. 高频尖峰噪声:这是由于开关动作和电磁干扰(EMI)产生的瞬态脉冲,通常在开关转换瞬间出现。分析这些尖峰有助于优化开关器件的选择和布局,以减少其影响。
电源抑制比(PSRR):
PSRR是衡量开关稳压器抑制输入电压变化对输出电压影响的能力。一个高的PSRR意味着输入噪声会被有效地抑制,从而保持输出电压的稳定性。在设计低噪声开关稳压器时,理解PSRR的重要性不言而喻,因为它直接影响到系统对电源波动的敏感度。
设计策略与信号分析方法:
为了降低噪声,设计师需要全面考虑开关稳压器的拓扑结构、控制方式、滤波器设计以及元件选择。例如,采用电流模式控制的降压稳压器因其广泛应用而成为本文的重点。通过适当的信号分析,可以识别和量化不同类型的噪声,从而优化电路设计,例如调整占空比以减小纹波,选择低噪声元器件,以及设计有效的滤波网络来抑制宽带噪声和高频尖峰。
总结:
全面了解开关稳压器噪声对于设计高效、低噪声的电源解决方案至关重要。通过深入分析噪声类型,结合PSRR的概念,设计者能够消除对LDO的依赖,同时提高功率转换效率,缩小解决方案尺寸,降低成本。在实际设计过程中,结合理论计算、模拟工具和实验测试,可以有效地实现开关稳压器的噪声控制,达到与LDO相当的低噪声性能。
2020-07-13 上传
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