開關(guān)電源中發(fā)生噪聲
首先,我們使用同步降壓DC / DC轉(zhuǎn)換器的等效電路來(lái)確認(rèn)開關(guān)電流路徑。
我們標(biāo)記高側(cè)開關(guān)SW1和低側(cè)開關(guān)SW2,當(dāng)SW1為ON(且SW2為OFF)時(shí),電流路徑從輸入電容流向SW1,并在到達(dá)輸出電容之前通過電感L. 當(dāng)SW2為ON(且SW1為OFF)時(shí),電流路徑從SW2通過L流向輸出電容。
在下圖中,每次打開/關(guān)閉開關(guān)時(shí),由紅線表示的路徑中的電流(上述兩條路徑之間的差異)會(huì)突然改變,由于該環(huán)路中的電流變化很大,因此PCB布線的電感會(huì)在環(huán)路中發(fā)生高頻振鈴。
下面我們指出振鈴與構(gòu)成電源電路的外部元件和安裝板的寄生元件之間的關(guān)系。
電路突然變化的環(huán)路中的寄生元件在上圖中以紅色顯示,在任何布線中都存在布線電感,并且通常每毫米布線的電感約為1nH,此外,等效串聯(lián)電感ELS存在于電容器中,并且寄生電容存在于MOSFET的端子之間。
由于這些組件,在交換節(jié)點(diǎn)處發(fā)生頻率在100MHz和300MHz之間的振鈴,如紅色框中所示,可以使用兩個(gè)等式計(jì)算出現(xiàn)的電流和電壓。
這種振鈴作為高頻開關(guān)噪聲發(fā)揮各種效果,當(dāng)然可以采取措施解決這個(gè)問題,但是安裝板上的寄生元件不能通過電源IC全部消除,因此PCB布線布局和去耦電容都需要?jiǎng)?chuàng)新。
差模噪聲和共模噪聲的解釋這里和串?dāng)_詳細(xì)討論這里,共模濾波器將在以后的章節(jié)中介紹。
值得注意的關(guān)鍵點(diǎn):
1、在切換期間突然接通和斷開電流的回路中,由于寄生成分而發(fā)生高頻振鈴(切換噪聲)。
2、通過優(yōu)化PCB布線和其他措施可以降低這種開關(guān)噪聲,但是剩余的噪聲作為共模噪聲傳導(dǎo)到輸入電源,因此需要采取防止泄漏的措施。
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