電源紋波噪聲產(chǎn)生的原因及解決方法

本文要點(diǎn)：1、 電源 紋波產(chǎn)生的原因?2、紋波和噪聲的區(qū)別?3、紋波噪聲產(chǎn)生的原因?4、紋波噪聲的解決方案?
DC/DC電源電路具有功耗低，功率高的優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)由于DC/DC電路轉(zhuǎn)換通過(guò)開(kāi)關(guān)方式完成，造成不可避免的噪聲引入，具體為電源電路的紋波和噪聲。
開(kāi)關(guān)電源(包括AC/DC轉(zhuǎn)換器、DC/DC轉(zhuǎn)換器、AC/DC模塊和DC/DC模塊)與線(xiàn)性電源相比較，最突出的優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)換效率高，一般可達(dá)80%～85%，高的可達(dá)90%～97%;其次，開(kāi)關(guān)電源采用高頻變壓器替代了笨重的工頻變壓器，不僅重量減輕，體積也減小了，因此應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。但開(kāi)關(guān)電源的缺點(diǎn)是由于其開(kāi)關(guān)管工作于高頻開(kāi)關(guān)狀態(tài)，輸出的紋波和噪聲電壓較大，一般為輸出電壓的1%左右(低的為輸出電壓的0.5%左右)，最好產(chǎn)品的紋波和噪聲電壓也有幾十mV;而線(xiàn)性電源的調(diào)整管工作于線(xiàn)性狀態(tài)，無(wú)紋波電壓，輸出的噪聲電壓也較小，其單位是μV。
紋波：電源波動(dòng)中的低頻成分，一般低于5MHz，產(chǎn)生原因?yàn)镸OSFET的開(kāi)關(guān)動(dòng)作。
噪聲：電源波動(dòng)中的高頻成分，一般高于5MHz，且成分較復(fù)雜，一般包括MOSFET的開(kāi)關(guān)噪聲、白噪聲，以及周?chē)�信�?hào)的干擾等。
低頻紋波是與輸出電路的濾波電容容量相關(guān)。由于開(kāi)關(guān)電源體積的限制，電解電容的容量不可能無(wú)限制地增加，導(dǎo)致輸出低頻紋波的殘留，該輸出紋波頻率隨整流電路方式的不同而不同。

對(duì)于紋波和噪聲的消除方法，常見(jiàn)的有吸收式濾波和反射式濾波：
吸收式濾波：吸收式濾波有電容和電容電路構(gòu)成，可以將噪聲徹底消除。
反射式濾波:由π，T或L或LC濾波電路組成，其原理是使直流信號(hào)無(wú)衰減的通過(guò)濾波電路，而頻率較高的紋波和噪聲則被返回至源端。利用了濾波電路的阻抗失配達(dá)成濾波效果。其特點(diǎn)是濾波電路并不能將噪聲完全消除，干擾仍然存在于電路中。根據(jù)源端阻抗和負(fù)載端阻抗的不同，有以下四種反射式濾波電路可供選擇。DC/DC電路中常用1和3.

由于LC濾波電路的濾波原理是反射，干擾仍會(huì)存在于電路中，因此為避免這些干擾對(duì)其他電路的影響，需要采取其他一些措施：
增加濾波電容。單純的電容和磁珠都具有將噪聲完全濾除噪聲的作用。

如上圖所示，為減小輸入端電源電路的干擾對(duì)電源電路的影響，需在A處放置電源濾波電路，其效果是將干擾反射回3.3V電源平面，而為避免反射的這些干擾對(duì)其他3.3V器件的影響，要在B處放置若干濾波電容。
將磁珠串聯(lián)在LC濾波電路上，利用磁珠吸收電源干擾。如下圖所示

這樣既發(fā)揮了LC濾波電路的反射功能，又充分利用了磁珠對(duì)紋波和噪聲等干擾的吸收功能。
如果要求更加嚴(yán)格，還可以加一級(jí)LDO
在開(kāi)關(guān)電源或模塊電源輸出后再加一個(gè)低壓差線(xiàn)性穩(wěn)壓器(LDO)能大幅度地降低輸出噪聲，以滿(mǎn)足對(duì)噪聲特別有要求的電路需要，輸出噪聲可達(dá)μV級(jí)。

由于LDO的壓差(輸入與輸出電壓的差值)僅幾百mV，則在開(kāi)關(guān)電源的輸出略高于LDO幾百mV就可以輸出標(biāo)準(zhǔn)電壓了，并且其損耗也不大。
推薦閱讀：
電源紋波和噪聲：理解，測(cè)量，解決！
為什么你的電源紋波那么大？
電源紋波的產(chǎn)生與測(cè)試
END
電路圖集
常用模擬電路 | 運(yùn)放電路 | 保護(hù)電路 | emc標(biāo)準(zhǔn)電路 | 電源電路大全 | 實(shí)用控制電路 | 單片機(jī)應(yīng)用電路 | 波形發(fā)生電路 |  汽車(chē)電路圖大全 | 555電路 | 小家電電路  | 9大基本模塊電路 | 原理圖英文縮寫(xiě)  | 電路圖符號(hào)
入門(mén)基礎(chǔ)
電路基礎(chǔ) | 數(shù)字電路 | 示波器基礎(chǔ) | 萬(wàn)用表使用 | 信號(hào)完整性 | 地線(xiàn)知識(shí) | 嵌入式基礎(chǔ)  | STM32基礎(chǔ)知識(shí)總結(jié)  | C語(yǔ)言知識(shí)點(diǎn)
元器件
電阻 | 電容 | 電感 | 二極管 | 三極管 | TVS | 晶閘管 | MOS管 |IGBT | 傳感器 | 繼電器 | 元器件等效電路| 元器件選型完全指南 | 元器件故障
加入社群
歡迎加入【硬件工程師交流群】，共同探討技術(shù)話(huà)題。






本條內(nèi)容來(lái)自微信公眾號(hào)“  面包板社區(qū) ”，由“星空yzg”選編。如有任何反饋，請(qǐng)留言給我們。

關(guān)注電磁兼容（EMC）微信公眾號(hào)，接收電磁兼容相關(guān)內(nèi)容，微信里搜索公眾號(hào)“EMC_EMI”或者掃描下方左側(cè)二維碼即可；
加入電磁兼容（EMC）微信群，與國(guó)內(nèi)外數(shù)百EMC同行實(shí)時(shí)技術(shù)交流討論，添加微信號(hào)“yzg3369”為好友或者掃描下方中間二維碼，注明“EMC”即可邀您加入；
加入電磁兼容（EMC）QQ群，與國(guó)內(nèi)外數(shù)千EMC同行實(shí)時(shí)技術(shù)交流討論，添加QQ號(hào)“34013334”或者掃描下方右側(cè)二維碼，注明“EMC”即可邀您加入。

公眾號(hào)

微信

QQ

原創(chuàng)技術(shù)文章投稿或者推薦轉(zhuǎn)載技術(shù)文章找呂工（微信:mythball），下方左側(cè)二維碼；培訓(xùn)代理招生、互相宣傳合作、宣傳業(yè)務(wù)等找王工（微信:wangshaoqi96），下方右側(cè)二維碼。

呂工

王工

電磁環(huán)境效應(yīng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟媒體矩陣：