电源纹波噪声都是来自这5个方面!

时间:2022-03-15来源:佚名

一.什么是纹波?

纹波(ripple)的定义是指在直流电压或电流中,叠加在直流稳定量上的交流分量。

它主要有以下害处:

1.1.容易在用电器上产生谐波,而谐波会产生更多的危害;

1.2.降低了电源的效率;

1.3.较强的纹波会造成浪涌电压或电流的产生,导致烧毁用电器;

1.4.会干扰数字电路的逻辑关系,影响其正常工作;

1.5.会带来噪音干扰,使图像设备、音响设备不能正常工作。

二、纹波的表示方法

可以用有效值或峰值来表示,或者用绝对量、相对量来表示;

单位通常为:mV

例如:

一个电源工作在稳压状态,其输出为12V5A,测得纹波的有效值为10mV,这10mV就是纹波的绝对量,而相对量即纹波系数=纹波电压/输出电压=10mv/12V=0.12%。

三、纹波的测试方法

3.1.以20M示波器带宽为限制标准,电压设为PK-PK(也有测有效值的),去除示波器控头上的夹子与地线(因为这个本身的夹子与地线会形成环路,像一个天线接收杂讯,引入一些不必要的杂讯),使用接地环(不使用接地环也可以,不过要考虑其产生的误差),在探头上并联一个10UF电解电容与一个0.1UF瓷片电容,用示波器的探针直接进行测试;如果示波器探头不是直接接触输出点,应该用双绞线,或者50Ω同轴电缆方式测量。

四、开关电源纹波的主要分类

开关电源输出纹波主要来源于五个方面:

4.1.输入低频纹波;

4.2.高频纹波;

4.3.寄生参数引起的共模纹波噪声;

4.4.功率器件开关过程中产生的超高频谐振噪声;

4.5.闭环调节控制引起的纹波噪声。

4.1、输入低频纹波:

低频纹波是与输出电路的滤波电容容量相关。电容的容量不可能无限制地增加,导致输出低频纹波的残留。

交流纹波经DC/DC变换器衰减后,在开关电源输出端表现为低频噪声,其大小由DC/DC变换器的变比和控制系统的增益决定。

电流型控制DC/DC变换器的纹波抑制比电压型稍有提高。但其输出端的低频交流纹波仍较大。要实现开关电源的低纹波输出,必须对低频电源纹波采取滤波措施。

可采用前级预稳压和增大DC/DC变换器闭环增益来消除。

低频纹波抑制的几种常用的方法:

a、加大输出低频滤波的电感,电容参数。

●电容上的纹波有两个成分,一个是充放电时的电压升降量,一个是电流进出电容时ESR上的I*R电压降量。

●通过输出纹波与输出电容的关系式:vripple=Imax/(Co×f)可以看出,加大输出电容值可以减小纹波。

●或者考虑采用并联的方式减小ESR值,或者使用LOW ESR电容。

b、采用前馈控制方法,降低低频纹波分量。

●feed forward control (FFC) 前馈控制是按照扰动产生校正作用的一种调节方式,主要用于一些纯滞后或容量滞后较大的被控参数的控制。

●其目的是加速系统响应速度,改善系统的调节品质。

4.2、高频纹波:

高频纹波噪声来源于高频功率开关变换电路

在电路中,通过功率器件对输入直流电压进行高频开关变换后整流滤波再实现稳压输出的,在其输出端含有与开关工作频率相同频率的高频纹波,其对外电路的影响大小主要和开关电源的变换频率、输出滤波器的结构和参数有关;

设计中尽量提高功率变换器的工作频率,可以减少对高频开关纹波的滤波要求。

高频纹波抑制常用的方法有以下几种:

a、提高开关电源工作频率,以提高高频纹波频率,其纹波电流△I可由下式算出:

●可以看出,增加L值,或者提高开关频率可以减小电感内的电流波动。

b、加大输出高频滤波器,可以抑制输出高频纹波。

c、采用多级滤波。

●一般滤波多采用C型、LC型、CLC型,为了更好的抑制纹波,可以采用增加多一级LC滤波。

4.3、寄生参数引起的共模纹波噪声:

由于功率器件与散热器底板和变压器原、副边之间存在寄生电容,导线存在寄生电感,减小与控制功率器件、变压器与机壳地之间的寄生电容,并将散热器有效接地(根据不同情况,可选择通过电容接地,或电容串电阻接地),同时在输出侧加共模电感及电容,可减小输出的共模纹波噪声。

因此当矩形波电压作用于功率器件时,开关电源的输出端因此会产生共模纹波噪声。减小与控制功率器件、变压器与机壳地之间的寄生电容,并在输出侧加共模抑制电感及电容,可减小输出的共模纹波噪声。

减小输出共模纹波噪声的常用方法:

a、输入、输出采用专门设计的EMI滤波器。

b、降低开关毛刺幅度。

●主开关管是开关电源的核心器件,同时也是干扰源。其工作频率直接与电磁干扰的强度相关。随着开关管的工作频率升高,开关管电压、电流的切换速度加快,其传导干扰和辐射干扰也随之增加。

●此外,主开关管上反并联的钳位二极管的反向恢复特性不好,或者电压尖峰吸收电路的参数选择不当也会造成电磁干扰。

4.4、功率器件开关过程中产生的超高频谐振噪声

超高频谐振噪声主要来源于:

※ 高频整流二极管反向恢复时二极管结电容、功率器件开关

※ 时功率器件结电容与线路寄生电感的谐振;

※ 频率一般为1-10MHz;

相关阅读

泛光灯在楼体外墙亮化中的应用标准-河南明亮照明

楼体外墙亮化 技术的应用在于被照明物体的材质、形象、尺度、界限、颜色、规定的照明效果、观赏地点及其对周围环境的影响。照明技巧一般包括光的隐现、抑扬、明暗、韵律、融合...
2022-08-22
泛光灯在楼体外墙亮化中的应用标准-河南明亮照明

LED在道路照明中存在的不足

光效问题。对道路照明 要求LED路灯有哪些新问题?感悟不足,科学性点光源光学配光难点及对色温在道路照明中的重要性忽略,易造成眩光,斑马效应和在空气污染严重,下雨有雾天气...
2022-07-15

建筑物景观照明灯光设备应该如何进行布置?

当我们谈到如何营造城市夜景时,建筑与灯光的关系一定是不可或缺的因素。尤其是对于能够美化建筑外观的整体照明,大多数人倾向于认为只要放置投射性强的照明设备,就能达到理...
2022-10-14
建筑物景观照明灯光设备应该如何进行布置?

文旅灯光亮化需要考虑什么呢?

面对日益广阔的亮化市场,国家大力推进美丽中国战略,各地纷纷推出 文旅灯光亮化 新经济模式,亮化与文化相融合,展现文旅景区魅力,激发经济新活力。 身为灯光设计师,在文旅...
2022-09-08
文旅灯光亮化需要考虑什么呢?

景观亮化工程设计

设计师的设计灵感对于亮化工程 的设计非常重要,不同的设计师有不同的设计风格,有不同的设计理念,所以要想造就不凡的LED亮化工程,设计师的设计才能是非常重要的,然而对于设...
2022-07-15

热销商品

四氟包覆/FEP/PTFE包覆胶O型圈全氟醛FFKMO型圈耐化学腐蚀氟胶

四氟包覆(FEP/PTFE)O型圈及全氟醚(FFKM)O型圈是高性能密封解决方案,专为极端化学环境设计。FEP或PTFE包覆氟橡胶(FKM)芯材的O型圈兼具外层优异的耐化学腐蚀性、抗溶胀性...
5

珠江电线电缆旗舰店BVR1/2.5/4/6平方多股软国标阻燃纯铜家装家用

珠江电线电缆旗舰店,专业提供高品质BVR1/2.5/4/6平方多股软国标阻燃纯铜家装家用电线。我们的电线采用优质纯铜导体,多股绞合设计,柔韧性好,便于安装。国标阻燃材料,确...
5.1

亚明LED支架灯管长条灯T5T6T8一体化日光灯超亮照明节能家用1.2米

亚明LED支架灯管是一款高效节能的照明产品,适用于家庭、办公室、商场等多种场所。采用T5、T6、T8一体化设计,安装简便,无需镇流器,直接替换传统日光灯管。灯体长1.2米...
6.63

日本田岛美工刀工业用重型全钢加厚壁纸刀切割工具刀进口美工刀架

日本田岛美工刀是一款专为工业用途设计的高品质切割工具,采用重型全钢加厚结构,具备卓越的耐用性与稳定性。其刀架由进口优质钢材精工打造,防锈耐磨,可长时间保持锋利...
15.3

氟胶星型密封圈X型圈线径1.78/2.62/3.53/5.33氟橡胶星形圈X-ring

氟胶星型密封圈(X型圈)采用高性能氟橡胶(FKM)材料制成,具有优异的耐高温、耐油、耐化学腐蚀及耐老化性能,广泛应用于汽车、航空航天、液压系统及高端机械设备中。其独特...
2

网站栏目