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降低电源纹波噪声只需三步

作者:ZLG致远电子时间:2018-08-10来源:电子产品世界收藏

  如图7 所示是比较好的布局,调整了变压器的位置,将变压器输出地通过两个电容后,再回到地平面和输出引脚相连。实测在相同5V/2A输出的负载下,噪声已降到60mV VP-P,差别显著。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201808/390376.htm


  图7 好的布局

  五、输出滤波电容的影响

  输出滤波电容的容值、ESR对模块输出的纹波噪声也有直接影响。按图8所示的P0505FLS-1W测试纹波噪声。

  外部不加外接电容,测试输出的纹波噪声,如图9所示,约为52mV。同样的输入、负载条件下,电源的输出端放置MLCC,实测电源输出的纹波噪声降到不到36mV。


  图8测试用图


  图9 无外接电容


  图10 外加电容

  实际应用时,电容除容量、ESR外,建议负载端的电容在回到电源之前,先汇集到输出电容,经过电容滤波后,再回到电源,从而有效降低纹波噪声对电路的影响。如图11所示。


  图11 外部电容的位置

  六、电感对纹波噪声的影响

  电感的感量及寄生电容对纹波噪声的影响同样显著。一般地,感量大时对纹波抑制作用明显,寄生电容小的电感对噪声抑制效果好。以对纹波抑制为例,测试对电源输出纹波的影响,测试图如图12所示。


  图12 测试电感滤波效果用例

  根据图12,我们先人为的把产品内部的滤波电感短路,只用电容滤波,测得纹波噪声如图13所示,纹波峰峰值约50mV。


  图13人为短路内部滤波电感的纹波噪声图

  下一步,在电源外部增加一个LC电路,在相同输入、负载条件下,重测纹波噪声图,如图14所示,纹波已接近直线,非常小。


  图14 外加LC的纹波噪声图

 七、非纹波的震荡处理

  前面介绍了纹波是与开关电源的工作频率相关,但是还有另外一种震荡是与负载的工作频率相关的,如图15所示。


  图15 负载工作周期大约1.1s

  DC-DC电源模块给MCU、晶振、WiFi模块等电路同时供电,WIFI模块会继续周期性的扫描,扫描开启时,电源模块电流会增加,使得模块输出电压瞬间会有一个下降;同理扫描关断时,模块输出电压会上升突变。

  这种模块输出电压的突变,并不是产品本身的纹波噪声,而是由于负载电流的突变,释放了电容电压。减小这类纹波的最好办法,是在负载前段增加π滤波器。

  以上简单从纹波噪声的图例、测试方法开始,描述从电源设计、外部电路应用出发,结合实际测试比较几种降低纹波噪声的方法。实际的工程应用中还需考虑电容、电感的负载效应、自激影响等,需再做深究。

  如果在电源模块选型中,选用低纹波噪声的电源模块,可省去外围电路的搭建。致远电子自主研发、生产的隔离电源模块已有近20年的行业积累,打造自主电源IC,推出P系列全工况优选型DC-DC电源,结合合理的设计以及测试规范,较传统设计,纹波噪声低至50mV,为用户打造高可靠性供电环境。并且模块满载效率高达85%,轻载效率仍高至79%,保证全工况高效供电,有效降低电源温升,最大程度保证用户产品的可靠性,是板级直流供电的理想解决方案。



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关键词: 电源纹波噪声 PCB

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