開(kāi)關(guān)電源中的噪聲干擾源多種多樣
1）電路振蕩，電源輸出有很大的低頻穩波。多是電路穩定余度不夠引起。理論上可以用系統控制理論中的頻域法/時(shí)域法或勞斯判據做理論分析�，F在；可以用計算機仿真方法方便的驗證電路穩定性，以避免自激振蕩發(fā)生，有多款軟件可以用。對于已經(jīng)做好的電路，可以增加輸出濾波電容或電感/改變信號反饋位置/增加PI調節的積分電容/減少開(kāi)環(huán)放大倍數等方法改善。
2）PCB設計
A）主要是EMI噪音引起，射頻噪音調整PI調節器，使輸出誤差信號中包含擾動(dòng)。主要查看高頻電容是否離開(kāi)關(guān)元件太遠，是否有大的C形環(huán)繞布線(xiàn)等等...
B）控制電路的PCB線(xiàn)至少有兩點(diǎn)以上和功率電路共用。PCB覆銅線(xiàn)并非理想導體，它總是可以等效成電感或電阻體，當功率電流流過(guò)了和控制回路共用的PCB線(xiàn)，在PCB上產(chǎn)生電壓降落，控制電路各節點(diǎn)分散在不同位置時(shí)，功率電流引起的電壓降對控制網(wǎng)絡(luò )家入了擾動(dòng)，使電路發(fā)出噪音。這顯現多發(fā)生在功率地線(xiàn)上，注意單點(diǎn)接地可以改善。
3）磁元件
磁材有磁至應變的特點(diǎn)，漆包線(xiàn)也會(huì )在泄露磁場(chǎng)中受到電動(dòng)力的左右，這些因素的共同作用下，局部會(huì )發(fā)生泛音或1/N頻率的共振。改變開(kāi)關(guān)頻率和磁元件浸漆可以改善。
這是我平時(shí)的一點(diǎn)小經(jīng)驗，試試。
不知道你說(shuō)的噪音是指的機械振動(dòng)的噪音還是指輸出電壓中的高頻交流分量？
這兩種噪音在開(kāi)關(guān)電源中都經(jīng)常遇到
機械噪音多是因為電路中，存在異常的電震蕩，頻率低于20K時(shí)，在變壓器，電感器等的磁芯上，發(fā)出的聲音，人耳能聽(tīng)到。解決的方法是調整補償，減小放大器的輸入阻抗，在干擾敏感的地方，加吸收電路等。
輸出的紋波噪聲主要是由于開(kāi)關(guān)管截至的瞬間，由于變壓器的漏電感和線(xiàn)路電感引起的尖峰電壓，它是造成輸出紋波噪聲的原因，但是一般我們做的開(kāi)關(guān)電源的頻率都很高，遠大于20K，所以，如果沒(méi)有異常的電路震蕩，我們不可能聽(tīng)到聲音
交流電輸入開(kāi)關(guān)電源后，由橋式整流器V1～V4整理成直流電壓Vi加在高頻變壓器的初級L1和開(kāi)關(guān)管V5上。開(kāi)關(guān)管V5的基極輸入一個(gè)幾十到幾百千赫的高頻矩形波，其重復頻率和占空比由輸出直流電壓VO的要求來(lái)確定。被開(kāi)關(guān)管放大了的脈沖電流由高頻變壓器耦合到次級回路。高頻變壓器初次級匝數之比也是由輸出直流電壓VO的要求來(lái)確定的。高頻脈沖電流經(jīng)二極管V6整流并經(jīng)C2濾波后變成直流輸出電壓VO。因此開(kāi)關(guān)電源在以下幾個(gè)環(huán)節都將產(chǎn)生噪聲，形成電磁干擾。
（1）高頻變壓器初級L1、開(kāi)關(guān)管V5和濾波電容C1構成的高頻開(kāi)關(guān)電流環(huán)路，可能
會(huì )產(chǎn)生較大的空間輻射。如果電容器濾波不足，則高頻電流還會(huì )以差模方式傳導到輸入交流電源中去。如圖1中的I1 。
（2）高頻變壓器次級L2、整流二極管V6、濾波電容C2也構成高頻開(kāi)關(guān)電流環(huán)路會(huì )
產(chǎn)生空間輻射。如果電容器濾波不足，則高頻電流將以差模形式混在輸出直流電壓上向外傳導。如圖1中的I2 。
（3）高頻變壓器的初級和次級間存在分布電容Cd，初級的高頻電壓通過(guò)這些分布電
容將直接耦合到次級上去，在次級的二條輸出直流電源線(xiàn)上產(chǎn)生同相位的共模噪聲。如果二根線(xiàn)對地阻抗不平衡，還會(huì )轉變成差模噪聲。
（4）輸出整流二極管V6會(huì )產(chǎn)生反向浪涌電流。二極管在正向導通時(shí)PN結內的電荷
積累，二極管加反向電壓時(shí)積累電荷將消失并產(chǎn)生反向電流。因為開(kāi)關(guān)電流需經(jīng)二極管整流，二極管由導通轉變?yōu)榻刂沟臅r(shí)間很短，在短時(shí)間內要讓存儲電荷消失就產(chǎn)生了反向電流的浪涌。由于直流輸出線(xiàn)路中的分布電感，分布電容，浪涌引起了高頻衰減振蕩，這是一種差模噪聲。
（5）開(kāi)關(guān)管V5的負載是高頻變壓器的初級線(xiàn)圈L1，是感性負載，所以開(kāi)關(guān)通斷時(shí)管子兩端會(huì )出現較高的浪涌尖峰電壓，這個(gè)噪聲會(huì )傳導到輸入輸出端去。
（6）開(kāi)關(guān)管V5的集電極與散熱片K之間存在分布電容CI，因此高頻開(kāi)關(guān)電流會(huì )通過(guò)CI流到散熱片K上，再流到機殼地，最終流到與機殼地相連接的交流電源線(xiàn)的保護地線(xiàn)PE中，從而產(chǎn)生共模輻射。電源線(xiàn)L和N對PE存在一定阻抗，如阻抗不平衡則共模噪聲還會(huì )轉變成差模噪聲。如圖1中的I3 。
由以上分析可以知道開(kāi)關(guān)電源中的噪聲干擾源很多,干擾途徑是多種多樣的,影響較大的噪聲干擾源可以歸納為以下三種:
（1）二極管的反向恢復時(shí)間引起的干擾。
（2）開(kāi)關(guān)管工作時(shí)產(chǎn)生的諧波干擾
功率開(kāi)關(guān)管在導通時(shí)流過(guò)較大的脈沖電流，在截止期間，高頻變壓器繞組漏感引起的電流突變，也會(huì )產(chǎn)生尖峰干擾。
（3）交流輸入回路產(chǎn)生的干擾
開(kāi)關(guān)電源輸入端整流管在反向恢復期間也會(huì )引起高頻衰減振蕩產(chǎn)生干擾。一般整流電路后面總要接比較大的濾波電容，因而整流管的導通角較小，會(huì )引起很大的充電電流，使交流輸入側的交流電流發(fā)生畸變，影響了電網(wǎng)的供電質(zhì)量。另外，濾波電容的等效串聯(lián)電感對產(chǎn)生干擾也有較大的影響。
所有這些干擾按傳播途徑可以分為傳導干擾和輻射干擾兩類(lèi)。開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的尖峰干擾和諧波干擾能量通過(guò)開(kāi)關(guān)電源輸入輸出線(xiàn)傳播出去形成的干擾稱(chēng)為傳導干擾。諧波和寄生振蕩的能量，通過(guò)輸入輸出線(xiàn)傳播時(shí)，在空間產(chǎn)生電場(chǎng)和磁場(chǎng)，這些通過(guò)電磁輻射產(chǎn)生的干擾稱(chēng)為輻射干擾。
正因為開(kāi)關(guān)電源本身就是一個(gè)強干擾源、所以除了電路上采取措施抑制其電磁干擾產(chǎn)生外，還應對開(kāi)關(guān)電源進(jìn)行有效的電磁屏蔽，濾波以及接地。
3開(kāi)關(guān)電源噪聲的抑制方法
形成電磁干擾的三要素是干擾源、傳播途徑和受擾設備，因而，抑制電磁干擾也應該從這三個(gè)方面著(zhù)手。首先應該抑制干擾源，直接消除干擾原因；其次是消除干擾源和受擾設備之間的耦合和輻射，切斷電磁干擾的傳播途徑；第三是提高受擾設備的抗擾能力，降低其對噪聲的敏感度。第三點(diǎn)不是本文討論的范圍。
采用功率因數校正（PFC）技術(shù)和軟開(kāi)關(guān)功率變換技術(shù)能大大降低噪聲幅度。
（1）電路上的措施
開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生電磁干擾的主要原因是電壓和電流的急劇變化，因此需要盡可能地降低電路中的電壓和電流的變化率（du/dt、di/dt）。采用吸收電路也是抑制電磁干擾的好辦法。吸收電路的基本原理就是開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)為開(kāi)關(guān)提供旁路，吸收蓄積在寄生分布參數中的能量，從而抑制干擾發(fā)生。常用的吸收電路有RC、RCD、LC無(wú)源吸收網(wǎng)絡(luò )和有源吸收網(wǎng)絡(luò )。
濾波是抑制傳導干擾的一種很好的方法。例如，在電源輸入端接上濾波器可以抑制開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生并向電網(wǎng)反饋的干擾，也可以抑制來(lái)自電網(wǎng)的噪聲對電源本身的侵害。在濾波電路中，還采用很多專(zhuān)用的濾波元件，如穿心電容器，三端電容器，鐵氧體磁環(huán)，他們能夠改善電路的濾波特性。恰當的設計或選擇濾波器，并正確地安裝濾波器，是抗干擾技術(shù)的重要組成部分。
具體措施如下：
a． 在交流電輸入端加裝電源濾波器,濾波器的電路型式如圖2。其中LD、CD用于抑制差模噪聲，一般LD 取100~700μH，CD取1~10μF，對10~150KHz比較有效。LC、CC用于抑制共模噪聲，一般LC取1~3μH，CC取2000~6800pF，對抑制150KHz。以上的共模噪聲有效。上述器件的參數要在實(shí)踐中加以調整。
另外，電源濾波器安裝時(shí)應注意：
電源濾波器安裝時(shí)必須接地。除了廠(chǎng)家特別說(shuō)明允許不接地的濾波器在使用時(shí)可以不接地外，所有電源濾波器都必須接地，因為濾波器的共模旁路電容必須接地才能起作用。一般的接地方法是除將濾波器與金屬機殼相接外，還要用較粗的導線(xiàn)將濾波器外殼與設備的接地點(diǎn)相連。接地阻抗越低，濾波效果越好。
盡量靠近電源入口處安裝。安裝時(shí)，濾波器的輸入/輸出端盡量遠離，避免干擾信號從輸入端直接耦合到輸出端。必要時(shí)，使用屏蔽隔板將其隔開(kāi)。
b. 在電源的輸出端加裝共模噪聲濾波器。在輸出線(xiàn)上套上鐵氧體磁環(huán)，做成共軛扼流圈，再加裝高頻電容，這樣可以抑制部分共模噪聲。加大輸出濾波電感的電感量及濾波電容的電容量，可以抑制差模噪聲，多個(gè)電容并聯(lián)效果更好。
c. 輸出整流二極管采用多個(gè)二極管并聯(lián)來(lái)分擔負載電流、選擇具有反向恢復電流呈軟特性的整流二極管、適當降低開(kāi)關(guān)管的開(kāi)通速率、減小高頻變壓器的漏感并確保它不飽和等都是抑制噪聲的有效手段。
d. 在高頻變壓器的原邊、副邊、開(kāi)關(guān)管的CE極之間，以及輸出整流二極管上加裝RC吸收網(wǎng)絡(luò )。抑制電壓尖峰和電流浪涌。在輸出整流二極管支路中串接可飽和非晶磁環(huán)，以此來(lái)抑制二極管的反向浪涌電流，效果較好。如圖3所示。
圖3RC吸收網(wǎng)絡(luò )及磁環(huán)的使用舉例
e. 排印制板時(shí)，盡量減少高頻環(huán)路的面積，縮短高頻信號線(xiàn)。在整機布線(xiàn)時(shí)還應注意：
不要把開(kāi)關(guān)電源的輸入交流電源線(xiàn)和輸出直流電源線(xiàn)靠在一起，更不能捆扎在一起，同時(shí)盡可能遠離噪聲源。
輸出直流電源線(xiàn)最好用雙絞線(xiàn)，至少應緊靠在一起走線(xiàn)。
電源的輸入輸出電源線(xiàn)應盡可能遠離控制、驅動(dòng)電路中的信號線(xiàn)。
f. 盡量減小開(kāi)關(guān)管集電極與散熱片之間的分布電容CI�？梢赃x用低介電常數的絕緣墊，并適當加厚墊片的厚度。必要時(shí)，在絕緣墊之間插入薄銅板作為靜電屏蔽用。
g. 接地
電源接地的一個(gè)目的是為了安全，另一個(gè)目的是考慮電磁兼容問(wèn)題。一個(gè)良好的接地系統對減小電磁干擾能起很大的作用。
出于安全考慮的接地，一般稱(chēng)為安全地，是將電源金屬外殼與大地相連�？紤]電磁兼容問(wèn)題時(shí)，先要了解信號地、地環(huán)路干擾的概念。
信號地：信號電流流回信號源的低阻抗路徑。地環(huán)路干擾：當地線(xiàn)上有一個(gè)較大的電流流過(guò)時(shí)，由于地線(xiàn)的阻抗不為零，會(huì )產(chǎn)生電壓降，這個(gè)電壓會(huì )在兩個(gè)電路的連接電纜上產(chǎn)生電流。由于電路的不平衡性，每根導線(xiàn)上的電流不同，因此會(huì )產(chǎn)生差模電壓，對電路造成干擾。這種干擾由于是在地線(xiàn)環(huán)路中產(chǎn)生電流引起的，因此稱(chēng)為地環(huán)路干擾。
解決好接地問(wèn)題的方法主要有：
1）盡量減少導線(xiàn)電感引起的高頻阻抗。
2）增加地環(huán)路的阻抗、使用初次級之間屏蔽的隔離變壓器或光電耦合器傳輸信號，以減小地環(huán)路干擾。
3）兩個(gè)單元電路最好不要共用一個(gè)電源供電及同一段地線(xiàn)。
放大器屏蔽殼、變壓器屏蔽層的良好接地等。
（2）結構上的措施：屏蔽
屏蔽是解決電磁兼容問(wèn)題的重要手段之一，目的是切斷電磁波的傳播途徑。大部分電磁兼容問(wèn)題都可以通過(guò)電磁屏蔽來(lái)解決。用電磁屏蔽的方法解決電磁干擾問(wèn)題的最大好處是不會(huì )影響電路的正常工作。
屏蔽分為電屏蔽、磁屏蔽和電磁屏蔽。
對開(kāi)關(guān)電源來(lái)說(shuō)，主要是要做好機殼的屏蔽、高頻變壓器的屏蔽、開(kāi)關(guān)管和整流二極管的屏蔽以及控制、驅動(dòng)電路的屏蔽等，并要通過(guò)各種方法提高屏蔽效能。
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