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電源紋波產生的原因和通常的解決方法

一、開關電源的概念

習慣上,高頻開關整流AC-DC和DC-DC改換器被稱作開關電源。因為其高作業頻率,帶來了設備的體積和重量的減小。因為開關電源的改換效率高,能量損耗削減,下降了電源環境溫度,改善了作業人員的環境。作業性能的進步。相對于相控電源來說,開關電源不只節省能源,也節省了資料和體積。

開關電源產品首要使用領域有計算機、通訊辦公設備、操控設備、電子儀器、電視、攝像機、電子游戲機等產品。在電腦、電子儀器和通訊系統中使用極為廣泛的開關電源,在近半個世紀的開展過程中,因具有輕、小、高效等優點而逐步替代傳統的線性電源和相控電源,成為電子電源中的主流產品。

開關電源開展中一個永久的主題是完成電源的高頻率、高效率、小體積、低成本。高作業頻率,能夠進步動態呼應,也是削減體積和重量的重要途徑;高效率,削減熱損耗,完成高功率密度;小體積,削減變壓器,電感和電容的體積,一起還要統籌高可靠性和低成本。

二、開關電源紋波發生的機理和解決方案

1、紋波發生的機理

慣例AC/DC,關電源的作業模式是把電網電壓全波整流變為直流電,經高頻開關改換由開關變壓器阻隔并升、降壓,經高頻二極管整流濾波后以直流電輸出。開關電源輸出紋波首要來源于五個方面:輸入低頻紋波、高頻紋波、寄生參數引起的共模紋波噪聲、功率器材開關過程中發生的超高頻諧振噪聲和閉環調理操控引起的紋波噪聲。

(1)低頻紋波

低頻紋波是與輸出電路的濾波電容容量相關。因為開關電源體積的限制,電解電容的容量不可能無限制地添加,導致輸出低頻紋波的殘留,該輸出紋波頻率隨整流電路辦法的不同而不同。

一般的開關電源由AC / DC和DC / DC兩部分組成。AC / DC的根本結構為整流濾波電路,它輸出的直流電壓中含有溝通低頻紋波,其頻率為輸入溝通電源頻率的二倍,幅值與電源輸出功率及濾波電容容量有關,一般操控在10%以內。該溝通紋波經DC/DC改換器衰減后,在開關電源輸出端表現為低頻噪聲,其巨細由DC/DC改換器的變比和操控系統的增益決議。例如:對一般24V電源來說,電壓型操控DC/DC改換器的紋波按捺比一般為45~50dB,其輸出端的低頻溝通紋波有效值為60~120mV。電流型操控DC / DC改換器的紋波按捺比稍有進步,但其輸出端的低頻溝通紋波仍較大。若要完成開關電源的低紋波輸出,則必須對低頻電源紋波采取濾波措施?蛇x用前級預穩壓和增大DC / DC改換器閉環增益來消除。

(2)高頻紋波

高頻紋波噪聲來源于高頻功率開關改換電路,在電路中,經過功率器材對輸入直流電壓進行高頻開關改換而后整流濾波再完成穩壓輸出的,在其輸出端含有與開關作業頻率相同頻率的高頻紋波,其對外電路的影響巨細首要和開關電源的改換頻率、輸出濾波器的結構和參數有關,規劃中盡量進步功率改換器的作業頻率,能夠削減對高頻開關紋波的濾波要求。

(3)共模紋波噪聲

因為功率器材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材時,開關電源的輸出端因此會發生共模紋波嗓聲。減小與操控功率器材、變壓器與機殼地之間的寄生電容,并在輸出側加共模按捺電感及電容,可減小輸出的共模紋波噪聲。

(4)超高頻諧振噪聲

超高頻諧振噪聲首要來源于高頻整流二極管反向恢復時二極管結電容、功率器材開關時功率器材結電容與線路寄生電感的諧振,頻率一般為1~10MHz,經過選用軟恢復特性二極管、結電容小的開關管和削減布線長度等措施能夠削減超高頻諧振噪聲。

(5)閉環調理操控引起的紋波噪聲

開關電源都需對輸出電壓進行閉環操控,調理器參數規劃的不適當也會引起紋波。當輸出端動搖時經過反饋網絡進入調理器回路,可能導致調理器的自激振蕩,引起附加紋波。此紋波電壓一般沒有固定的頻率。

2、按捺紋波的一般措施和辦法

(1)低頻紋波的按捺

低頻紋波按捺的幾種常用的辦法:

a、加大輸出低頻濾波的電感,電容參數,使低頻紋波下降到所需的目標。

b、選用前饋操控辦法,下降低頻紋波重量。

(2)高頻紋波的按捺

高頻紋波按捺的目的是給高頻紋波供給通路,常用的辦法有以下幾種:

a、進步開關電源作業頻率,以進步高頻紋波頻率,有利于按捺輸出高頻紋波。

b、加大輸出高頻濾波器,能夠按捺輸出高頻紋波。

c、選用多級濾波。

(3)共模紋波噪聲的按捺

減小輸出共模紋波嗓聲的常用辦法:

a.輸出選用專門規劃的EMI濾波器

b.下降開關毛刺起伏

(4)閉環調理器參數不適當引起的紋波按捺

在開關直流電源中,往往因調理器參數挑選不適當會引起輸出紋波的增大,這部分紋波可經過以下辦法進行按捺。

a、在調理器輸出添加對地的補償網絡,調理器的補償可按捺調理器自激引起的紋波增大。

b、合理挑選閉環調理器的開環擴大倍數和閉環調理器的參數,開環擴大倍數過大有時會引起調理器的振蕩或自激,使輸出紋彼含量添加,過小的開環擴大倍數使輸出電壓穩定性變差及紋波含量添加,所以調理器的開環擴大倍數及閉環調理器的參數要合理選取,調試中要根據負載情況進行調理。

c、在反饋通道中不添加純滯后濾波環節,使延時滯后降到最小,以添加閉環調理的快速性和及時性,對按捺輸出電壓紋波是有利的。


【上一個】 功率器件提供安穩的電壓至關重要 【下一個】 大功率可調電源挑選的幾個技巧


 ^ 電源紋波產生的原因和通常的解決方法

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