開(kāi)關(guān)電源輸出紋波產(chǎn)生原因與解決方法
1、低頻紋波是與輸出電路的濾波電容容量相關(guān).電容的容量不可能無(wú)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(kāi)關(guān)電源輸出端表現為低頻噪聲,其大小由DC/DC變換器的變比和控制系統的增益決定.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(shí)現開(kāi)關(guān)電源的低紋波輸出,則必須對低頻電源紋波采取濾波措施.可采用前級預穩壓和增大DC / DC變換器閉環(huán)增益來(lái)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,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(lái)源于高頻功率開(kāi)關(guān)變換電路,在電路中,通過(guò)功率器件對輸入直流電壓進(jìn)行高頻開(kāi)關(guān)變換而后整流濾波再實(shí)現穩壓輸出的,在其輸出端含有與開(kāi)關(guān)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(kāi)關(guān)電源的變換頻率、輸出濾波器的結構和參數有關(guān),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(kāi)關(guān)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:
a、提高開(kāi)關(guān)電源工作頻率,以提高高頻紋波頻率,有利于抑制輸出高頻紋波
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(xiàn)存在寄生電感,因此當矩形波電壓作用于功率器件時(shí),開(kāi)關(guān)電源的輸出端因此會(huì )產(chǎn)生共模紋波噪聲.減小與控制功率器件、變壓器與機殼地之間的寄生電容,并在輸出側加共模抑制電感及電容,可減小輸出的共模紋波噪聲.
共模紋波噪聲的常用方法:
a、輸出采用專(zhuān)門(mén)設計的EMI濾波器.
b、降低開(kāi)關(guān)毛刺幅度.
4、超高頻諧振噪聲主要來(lái)源于高頻整流二極管反向恢復時(shí)二極管結電容、功率器件開(kāi)關(guān)時(shí)功率器件結電容與線(xiàn)路寄生電感的諧振,頻率一般為1-10MHz,通過(guò)選用軟恢復特性二極管、結電容小的開(kāi)關(guān)管和減少布線(xiàn)長(cháng)度等措施可以減少超高頻諧振噪聲.
開(kāi)關(guān)電源都需對輸出電壓進(jìn)行閉環(huán)控制,調節器參數設計的不適當也會(huì )引起紋波.當輸出端波動(dòng)時(shí)通過(guò)反饋網(wǎng)絡(luò )進(jìn)入調節器回路,可能導致調節器的自激振蕩,引起附加紋波.此紋波電壓一般沒(méi)有固定的頻率.
在開(kāi)關(guān)直流電源中,往往因調節器參數選擇不適當會(huì )引起輸出紋波的增大.
這部分紋波可通過(guò)以下方法進(jìn)行抑制:
a、在調節器輸出增加對地的補償網(wǎng)絡(luò ),調節器的補償可抑制調節器自激引起的紋波增大.
b、合理選擇閉環(huán)調節器的開(kāi)環(huán)放大倍數和閉環(huán)調節器的參數,開(kāi)環(huán)放大倍數過(guò)大有時(shí)會(huì )引起調節器的振蕩或自激,使輸出紋彼含量增加,過(guò)小的開(kāi)環(huán)放大倍數使輸出電壓穩定性變差及紋波含量增加.所以調節器的開(kāi)環(huán)放大倍數及閉環(huán)調節器的參數要合理選取,調試中要根據負載狀況進(jìn)行調節.
c、在反饋通道中不增加純滯后濾波環(huán)節.使延時(shí)滯后降到最小.以增加閉環(huán)調節的快速性和及時(shí)性,對抑制輸出電壓紋波是有益的。
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,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(lái)源于高頻功率開(kāi)關(guān)變換電路,在電路中,通過(guò)功率器件對輸入直流電壓進(jìn)行高頻開(kāi)關(guān)變換而后整流濾波再實(shí)現穩壓輸出的,在其輸出端含有與開(kāi)關(guān)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(kāi)關(guān)電源的變換頻率、輸出濾波器的結構和參數有關(guān),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(kāi)關(guān)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:
a、提高開(kāi)關(guān)電源工作頻率,以提高高頻紋波頻率,有利于抑制輸出高頻紋波
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(xiàn)存在寄生電感,因此當矩形波電壓作用于功率器件時(shí),開(kāi)關(guān)電源的輸出端因此會(huì )產(chǎn)生共模紋波噪聲.減小與控制功率器件、變壓器與機殼地之間的寄生電容,并在輸出側加共模抑制電感及電容,可減小輸出的共模紋波噪聲.
共模紋波噪聲的常用方法:
a、輸出采用專(zhuān)門(mén)設計的EMI濾波器.
b、降低開(kāi)關(guān)毛刺幅度.
4、超高頻諧振噪聲主要來(lái)源于高頻整流二極管反向恢復時(shí)二極管結電容、功率器件開(kāi)關(guān)時(shí)功率器件結電容與線(xiàn)路寄生電感的諧振,頻率一般為1-10MHz,通過(guò)選用軟恢復特性二極管、結電容小的開(kāi)關(guān)管和減少布線(xiàn)長(cháng)度等措施可以減少超高頻諧振噪聲.
開(kāi)關(guān)電源都需對輸出電壓進(jìn)行閉環(huán)控制,調節器參數設計的不適當也會(huì )引起紋波.當輸出端波動(dòng)時(shí)通過(guò)反饋網(wǎng)絡(luò )進(jìn)入調節器回路,可能導致調節器的自激振蕩,引起附加紋波.此紋波電壓一般沒(méi)有固定的頻率.
在開(kāi)關(guān)直流電源中,往往因調節器參數選擇不適當會(huì )引起輸出紋波的增大.
這部分紋波可通過(guò)以下方法進(jìn)行抑制:
a、在調節器輸出增加對地的補償網(wǎng)絡(luò ),調節器的補償可抑制調節器自激引起的紋波增大.
b、合理選擇閉環(huán)調節器的開(kāi)環(huán)放大倍數和閉環(huán)調節器的參數,開(kāi)環(huán)放大倍數過(guò)大有時(shí)會(huì )引起調節器的振蕩或自激,使輸出紋彼含量增加,過(guò)小的開(kāi)環(huán)放大倍數使輸出電壓穩定性變差及紋波含量增加.所以調節器的開(kāi)環(huán)放大倍數及閉環(huán)調節器的參數要合理選取,調試中要根據負載狀況進(jìn)行調節.
c、在反饋通道中不增加純滯后濾波環(huán)節.使延時(shí)滯后降到最小.以增加閉環(huán)調節的快速性和及時(shí)性,對抑制輸出電壓紋波是有益的。
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