開關電源輸出紋波主要來源于五個方面:輸入低頻紋波、高頻紋波、寄生參數(shù)引起的共模紋波噪聲、功率
器件開關過程中產(chǎn)生的超高頻諧振噪聲和閉環(huán)調(diào)節(jié)控制引起的紋波噪聲.
1.低頻紋波是與輸出電路的濾波電容容量相關。
電容的容量不可能無限制地增加,導致輸出低頻紋波的殘留。交流紋波經(jīng)DC/DC變換器衰減后,在開關電源輸出
端表現(xiàn)為低頻噪聲,其大小由DC/DC變換器的變比和控制系統(tǒng)的增益決定。電流型控制DC / DC變換器的紋波抑制比電壓型稍有提高。但其輸出端的低頻交流紋波仍較大。若要實現(xiàn)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。可采用前級預穩(wěn)壓和增大DC / DC變換器閉環(huán)增益來消除。
低頻紋波抑制的幾種常用的方法:
a、加大輸出低頻濾波的電感,電容參數(shù),使低頻紋波降低到所需的指標。
b、采用前饋控制方法,降低低頻紋波分量。
2、高頻紋波噪聲來源于高頻功率開關變換電路,
在電路中,通過功率器件對輸入直流電壓進行高頻開關變換而后整流濾波再實現(xiàn)穩(wěn)壓輸出的,在其輸出端含有與
開關工作頻率相同頻率的高頻紋波,其對外電路的影響大小主要和開關電源的變換頻率、輸出濾波器的結(jié)構(gòu)和
參數(shù)有關,設計中盡量提高功率變換器的工作頻率,可以減少對高頻開關紋波的濾波要求。
高頻紋波抑制的目的是給高頻紋波提供通路,常用的方法有以下幾種:
b、加大輸出高頻濾波器,可以抑制輸出高頻紋波。
C、采用多級濾波。
3、由于功率器件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件時,開關電源的輸出端因此會產(chǎn)生共模紋波噪聲。
減小輸出共模紋波噪聲的常用方法:
a、輸出采用專門設計的EMI濾波器。
b、降低開關毛刺幅度。
4、超高頻諧振噪聲主要來源于高頻整流二極管反向恢復時二極管結(jié)電容、功率器件開關時功率器件結(jié)電容與線路寄生電感的諧振,
頻率一般為1-10MHz,通過選用軟恢復特性二極管、結(jié)電容小的開關管和減少布線長度等措施可以減少超高頻諧振噪聲。
開關電源都需對輸出電壓進行閉環(huán)控制,調(diào)節(jié)器參數(shù)設計的不適當也會引起紋波。當輸出端波動時通過反饋網(wǎng)絡進入調(diào)節(jié)器回路,可能導致調(diào)節(jié)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。 在開關直流電源中,往往因調(diào)節(jié)器參數(shù)選擇不適當會引起輸出紋波的增大。