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如何解决直流稳压电源的噪音?

文章来源:稳压电源公司,时间:2018-10-08 13:37    点击量:

噪音来源
噪音来源于PCB设计、电路振荡和磁元件三方面:
 
1电路震荡
电源输出有很大的低频稳波。多是电路稳定余度不够引起。理论上可以用系统控制理论中的频域法/时域法或劳斯判据做理论分析。现在,可以用计算机仿真方法方便的验证电路稳定性,以避免自激振荡发生,有多款软件可以用。对于已经做好的电路,可以增加输出滤波电容或电感、改变信号反馈位置、增加PI调节的积分电容、减少开环放大倍数等方法改善。
 
2PCB设计
主要是EMI噪音引起,射频噪音调整PI调节器,使输出误差信号中包含扰动。主要查看高频电容是否离开关元件太远,是否有大的C形环绕布线等。
控制电路的PCB线至少有两点以上和功率电路共用。PCB覆铜线并非理想导体,它总是可以等效成电感或电阻体,当功率电流流过了和控制回路共用的PCB线,在PCB上产生电压降落,控制电路各节点分散在不同位置时,功率电流引起的电压降对控制网络家入了扰动,使电路发出噪音。这显现多发生在功率地线上,注意单点接地可以改善。
 
3磁元件
磁材有磁至应变的特点,漆包线也会在泄露磁场中受到电动力的左右,这些因素的共同作用下,局部会发生泛音或1/N频率的共振。改变开关频率和磁元件浸漆可以改善。
 
噪音干扰源
由以上分析可以知道直流稳压电源中的噪声干扰源很多,干扰途径是多种多样的,影响较大的噪声干扰源可以归纳为以下三种:
 
二极管的反向恢复时间引起的干扰
开关管工作时产生的谐波干扰。
 
功率开关管在导通时流过较大的脉冲电流,在截止期间,高频变压器绕组漏感引起的电流突变,也会产生尖峰干扰。
 
交流输入回路产生的干扰。
直流稳压电源输入端整流管在反向恢复期间也会引起高频衰减振荡产生干扰。一般整流电路后面总要接比较大的滤波电容,因而整流管的导通角较小,会引起很大的充电电流,使交流输入侧的交流电流发生畸变,影响了电网的供电质量。另外,滤波电容的等效串联电感对产生干扰也有较大的影响。
所有这些干扰按传播途径可以分为传导干扰和辐射干扰两类。直流稳压电源产生的尖峰干扰和谐波干扰能量通过直流稳压电源输入输出线传播出去形成的干扰称为传导干扰。谐波和寄生振荡的能量,通过输入输出线传播时,在空间产生电场和磁场,这些通过电磁辐射产生的干扰称为辐射干扰。
正因为直流稳压电源本身就是一个强干扰源、所以除了电路上采取措施抑制其电磁干扰产生外,还应对直流稳压电源进行有效的电磁屏蔽,滤波以及接地。
 
抑制噪音的方法
形成电磁干扰的三要素是干扰源、传播途径和受扰设备,因而,抑制电磁干扰也应该从这三个方面着手。首先应该抑制干扰源,直接消除干扰原因;其次是消除干扰源和受扰设备之间的耦合和辐射,切断电磁干扰的传播途径;第三是提高受扰设备的抗扰能力,降低其对噪声的敏感度。第三点不是本文讨论的范围。
采用功率因数校正(PFC)技术和软开关功率变换技术能大大降低噪声幅度。
 
1
电路上的措施
直流稳压电源产生电磁干扰的主要原因是电压和电流的急剧变化,因此需要尽可能地降低电路中的电压和电流的变化率(du/dt、di/dt)。采用吸收电路也是抑制电磁干扰的好办法。吸收电路的基本原理就是开关断开时为开关提供旁路,吸收蓄积在寄生分布参数中的能量,从而抑制干扰发生。常用的吸收电路有RC、RCD、LC无源吸收网络和有源吸收网络。
滤波是抑制传导干扰的一种很好的方法。例如,在电源输入端接上滤波器可以抑制直流稳压电源产生并向电网反馈的干扰,也可以抑制来自电网的噪声对电源本身的侵害。在滤波电路中,还采用很多专用的滤波元件,如穿心电容器,三端电容器,铁氧体磁环,他们能够改善电路的滤波特性。恰当的设计或选择滤波器,并正确地安装滤波器,是抗干扰技术的重要组成部分。
 
2
结构上的措施:屏蔽
屏蔽是解决电磁兼容问题的重要手段之一,目的是切断电磁波的传播途径。大部分电磁兼容问题都可以通过电磁屏蔽来解决。用电磁屏蔽的方法解决电磁干扰问题的最大好处是不会影响电路的正常工作。
 
屏蔽分为电屏蔽、磁屏蔽和电磁屏蔽。
对直流稳压电源来说,主要是要做好机壳的屏蔽、高频变压器的屏蔽、开关管和整流二极管的屏蔽以及控制、驱动电路的屏蔽等,并要通过各种方法提高屏蔽效能。

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