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如何从后级解决开关电源的电磁干扰噪声

嘉峪检测网        2024-03-04 08:34

本文简述几种消解DC-DC的噪声的几种方法
 
1、后级解决噪声的步骤
 
后级处理噪声的三种理念,一种是传导,即提前将噪声传导到GND,一种是衰减,即将噪声转换为另一种形式的能量抵消掉,一种是反射,比如LC滤波器等等将噪声信号反射回电源,解决产生的噪声一般分为如下四步:
 
① 确认开关频率、上升/下降时间、过冲/下冲幅度、振铃的频率成分(需要选择相对应的对策元器件,不然很难有明显的效果);
 
② 确认所产生的开关噪声是从什么路径传导到一次侧或二次侧的(噪声对策需要在噪声的传导路径上实施,忽略了一处传导路径也无法完成改善);
 
③在增加对策部件之前考虑强化GND(为降低环路阻抗而强化GND和为提升滤波器的效果而强化GND);
 
④ 考虑增加部件,例如分立滤波器来衰减,旁路电容进行旁路,片式磁珠来吸收等。
 
图1 常见噪声来源和应对方式
 
图1中总结了针对常见噪声(例如差模噪声、共模噪声和串扰)的基本对策。要想降低差模噪声(紫色),可在电路板上缩小大电流路径的环路面积,并增加最优解耦和输入滤波器,尽可能地抑制噪声的发生源--差模噪声是非常重要的,这也关系到降低共模噪声。
 
而降低共模噪声(红色)的方法有缩短布线,抑制串扰,还有切断共模路径(增加阻抗)。图中显示的增加滤波器、解耦和隔离共模路径(共模滤波器),后续会详细介绍。
 
小结:
 
① 要想降低差模噪声,可在电路板上缩小大电流路径的环路面积,并增加最优解耦和输入滤波器;
 
② 尽可能地抑制噪声的发生源—差模噪声是非常重要的,也关系到降低共模噪声;
 
③要想降低共模噪声,可缩短布线,抑制串扰,切断(滤波)共模路径。
 
2、共模滤波器
 
 
如图2所示,开关电源的输入滤波器是针对共模噪声和差模噪声,分别采用适合不同噪声特性的滤波器。
 
图2 典型的电源输入滤波器
 
对于共模噪声的对策是使用共模滤波器(共模扼流圈),共模滤波器可以分电源线路用和信号线路用两种。在开关电源的输入端一般使用电源线路用的共模滤波器,通过提高共模电流路径的阻抗来切断共模噪声传输路径。
 
3、差模滤波器
 
差模滤波器是采用电容器、电感、铁氧体磁珠和电阻等组成的分立式无源滤波器,图6-2中是使用LC组成的Π型滤波器。各部件对噪声具有如下作用:
 
① 电容器--->将噪声电流旁路入地;
 
② 电感--->反射噪声电流;
 
③ 铁氧体磁珠--->将噪声电流的低频信号通过电感成分反射、高频信号通过电阻成分转变为热;
 
④ 电阻--->将噪声电流转变为热。
 
小结:
 
① 开关电源的输入滤波器,需要针对共模噪声和差模噪声分别采用不同的处理;
 
② 对差模噪声使用由电容器、电感、磁珠、电阻等部件组成的滤波器;
 
③ 对共模噪声使用共模滤波器。
 
 

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来源:EMC容冠电磁