抑制开关电源纹波与噪声的策略

"本文深入探讨了开关电源中的纹波和噪声问题，强调了它们对系统性能的影响，并提出了解决方案。纹波与噪声是开关电源输出电压的不纯度，其中纹波是周期性变化，而噪声是随机的高频尖峰。它们主要源于开关动作和电路内的寄生效应。为了降低这些不利影响，文章介绍了使用铁氧体磁珠来抑制基频纹波和高频噪声的等效电路方法，并阐述了降压型变换器输入噪声可能干扰其他电路的原理。 1. 纹波与噪声 纹波是由于开关电源工作过程中电容器充放电导致的输出电压波动，其幅度与负载和电容参数有关。噪声则是在开关频率基础上产生的高频尖峰，受到开关拓扑、寄生参数以及PCB布线的影响。这两种现象都可通过示波器进行测量。 2. 纹波与噪声的抑制 抑制纹波和噪声是提升开关电源质量的关键。对于基频纹波，可以通过增大电容或降低电容ESR来减少。例如，一个陶瓷电容器虽然具有低ESR，但在大纹波情况下效果有限。此外，输入电容的ESR和纹波要求会影响计算输入电容所需的容量。 2.1 基频开关输入纹波 在Buck变换器中，输入纹波主要由开关周期内的电感电流波动引起。通过优化占空比和选择合适的电容器，可以有效减小输入纹波。式(1)展示了纹波电压与输入电流的关系，表明纹波电压在占空比为50%时达到最大。计算输入电容时需考虑其ESR，以满足特定的纹波电压要求。 文章还指出，降压型变换器的输入噪声可能会对共享同一输入电压的其他电路产生干扰，因此需要采取滤波措施来降低噪声。简单的滤波电路可以显著改善电路的噪声特性。 抑制开关电源的纹波和噪声是一项重要的任务，它涉及到电路设计、元器件选择以及滤波策略。理解和掌握纹波与噪声的来源以及抑制方法，对于提高电源系统的稳定性和效率至关重要。本文提供的分析和计算公式为解决这些问题提供了理论基础和实践指导。"