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电气噪声的典型来源

噪声,尤其是辐射噪声,可以通过了解其来源和设计技术来削弱其影响。在一个PWM开关电源内,大部分辐射和传导噪声由账龄主要的噪声源产生。我们能够容易地检测到这些来源,并且可以通过修改设计来减少电源内噪声的产生。

噪声一部分来源于印制电路板上高频电流结点和电流源之间的一路。遵循良好的PCB设计方法,将极大地帮助减少RFI辐射。对通过元件的高频特性和PCB有所了解也是很有必要的。

噪声的第一个主要来源是输入功率电路,包括功率开关、变压器的一次绕组和输入滤波电容。因为输入滤波电路的带宽远低于电源开关频率,输入滤波电容提供电源需要的梯形电流波形。PCB上的线路在物理上应尽可能地短而粗。粗的导线相对于细的有更低的电感。引线的长度决定了在哪个频率以上噪声将更容易被辐射到外界。较短的线路在较高频率时辐射较低的能量。输入滤波电容和功率开关应该紧邻变压器,以减小线路长度。高频陶瓷或薄膜电容也应该放置在与铝电解或钽输入电容并排的位置,因为它们的调频特性比较差。输入滤波电容的ESR和ESL特性越差,电源直接从功率线路上吸取的高频噪声能量越多,从而产生较差的共模传导EMI特性。

由输出整流器、输出滤波电容和变压器二次绕组构成的回路是噪声的另一个主要来源。同样地,在这些元件之间流过高的峰值梯形电流波形。输入滤波电容和整流器也应该放置在尽可能靠近变压器的地方,以减小辐射噪声。这种噪声也会在电网电源线上产生共模传导噪声。

另一个重要噪声源是输出整流器的反射恢复过程。整流器的反射恢复特性对开关电源噪声的产生有直接的作用。一个波形发生突变的么向恢复电流通常是高频噪声的主要来源。可以通过在恢复二极管上并联吸收器,以掏它的高频频谱特性。吸收器的存在将以牺牲电源的效率为代价,而采用软恢复整流器将更具有优势。

安装散热片会助长差模噪声传导。出于对操作者或服务人员的保护,散热片一般和接地线连接。功率开关或整流器产生的噪声由容性的耦合通过散热片绝缘衬垫流入绿色接地线。减少这种噪声注入地线的办法是采用具有薄金属夹层功率器件绝缘衬垫。它基于两个电容串联减少寄生电容的原理,设计者还可以将绝缘衬垫金属夹层和开关电源内部的公共地相连。


本文节选自《开关电源设计指南》,由镭之源光纤激光器驱动电源收集整理。
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