開關電源中發生噪聲
首先,我們使用同步降壓DC / DC轉換器的等效電路來確認開關電流路徑。
我們標記高側開關SW1和低側開關SW2,當SW1為ON(且SW2為OFF)時,電流路徑從輸入電容流向SW1,并在到達輸出電容之前通過電感L. 當SW2為ON(且SW1為OFF)時,電流路徑從SW2通過L流向輸出電容。
在下圖中,每次打開/關閉開關時,由紅線表示的路徑中的電流(上述兩條路徑之間的差異)會突然改變,由于該環路中的電流變化很大,因此PCB布線的電感會在環路中發生高頻振鈴。
下面我們指出振鈴與構成電源電路的外部元件和安裝板的寄生元件之間的關系。
電路突然變化的環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,在交換節點處發生頻率在100MHz和300MHz之間的振鈴,如紅色框中所示,可以使用兩個等式計算出現的電流和電壓。
這種振鈴作為高頻開關噪聲發揮各種效果,當然可以采取措施解決這個問題,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創新。
差模噪聲和共模噪聲的解釋這里和串擾詳細討論這里,共模濾波器將在以后的章節中介紹。
值得注意的關鍵點:
1、在切換期間突然接通和斷開電流的回路中,由于寄生成分而發生高頻振鈴(切換噪聲)。
2、通過優化PCB布線和其他措施可以降低這種開關噪聲,但是剩余的噪聲作為共模噪聲傳導到輸入電源,因此需要采取防止泄漏的措施。
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