開關(guān)電源的噪音抑制

秦小軍

摘 要：文章提出抑制噪音的方案和措施并討論了在應(yīng)用中注意的問題。

關(guān)鍵詞：開關(guān)電源；共模噪音；差模噪音

1 噪音類型及噪音產(chǎn)生的方式

噪音有外來(lái)噪音、靜電噪音、開關(guān)噪音、沖擊噪音四種。

噪音可以分為共模噪音（對(duì)稱噪音）和差模噪音（非對(duì)稱噪音）兩種。把地設(shè)置為GND，相對(duì)而言其有兩根線，分別是輸出與輸入線。共模噪音指的就是對(duì)GND有相同幅度和相位的噪音，差模噪音則相反，兩者的相位、幅度是不相同的。

在通常情況下共模型，即對(duì)稱噪音是其產(chǎn)生的主要原因所在。產(chǎn)生差模型，即非對(duì)稱噪音的原因在于電路的誤運(yùn)作所引起，詳細(xì)情況如圖1、圖2所示。

圖1 引起電路誤動(dòng)作的原因

圖2 開關(guān)電源噪音源

AB兩個(gè)部件通過信號(hào)線進(jìn)行相連，A與B不同，一個(gè)是通過C阻抗接地，另一個(gè)則是以阻抗在近乎為0Ω狀態(tài)下接地。同時(shí)，在高頻狀態(tài)及直流狀態(tài)中阻抗不一樣，高頻狀態(tài)時(shí)其阻抗比較高，而直流狀態(tài)中為0Ω。

在圖1導(dǎo)致差異的錯(cuò)誤動(dòng)作之后，可以說(shuō)是產(chǎn)生共模噪音的原因，為了在一定程度上制約共模噪音，就要減少接地的阻抗。同時(shí)，對(duì)信號(hào)系統(tǒng)運(yùn)用相應(yīng)措施對(duì)差模噪音進(jìn)行制約。一般來(lái)說(shuō)，噪音只可以在某個(gè)范圍內(nèi)進(jìn)行制約，無(wú)法全消除，由此可見，接地阻抗永遠(yuǎn)無(wú)法達(dá)到0Ω，即共模噪音一定會(huì)存在。因此，制約差模噪音比較容易，但制約共模噪音則更困難。

2 開關(guān)電源的噪音對(duì)策分析

開關(guān)電源噪音可以用圖2進(jìn)行表示。其噪音源以高步開關(guān)形式出現(xiàn)，包括了脈沖電流、電壓，圖2當(dāng)中，其虛線所表示的是產(chǎn)生噪音元器件、噪音所經(jīng)過的途徑。

噪音源還包括了開關(guān)電源輸入、輸出電纜，分析原因在于因?yàn)閭魉洼椛涞某晒η议_關(guān)噪音兩者原因所引起的。對(duì)于一些有輔助電源設(shè)備來(lái)說(shuō)也會(huì)有成為噪音源的可能。同時(shí)，控制電路脈沖控制電路PWM同理所得。

2.1 降低電壓性噪音源的方法分析

在開關(guān)管V1處接地處設(shè)置散熱器，以此來(lái)解決過熱問題，因此在V1處有分布電容CS1；同時(shí)，整流二級(jí)管理D1和二級(jí)管D2的外殼也存在所分布的電容CS2。CS3則分布在T1開關(guān)變壓器的初、次級(jí)線圈中。而在開關(guān)電源開關(guān)器件的V1、T1、D1、D2當(dāng)中，進(jìn)行導(dǎo)通以及關(guān)斷工作時(shí)高頻的電流通過分布電容進(jìn)行導(dǎo)通，則形成了共模的相應(yīng)噪音源，如圖2所顯示的一樣。

為可防止共模的噪音，可以設(shè)置屏蔽來(lái)對(duì)此來(lái)進(jìn)行阻止此高頻電流的泄漏，如圖3顯示。在變壓器T1初級(jí)裝有屏蔽層也連接至次級(jí)側(cè)的靜電位。此樣高頻電位基本上等于0，共模噪音干擾幅度可被大幅度減少。

圖3 防止共模噪音方法

圖4 兼顧對(duì)共模噪音和差模噪音抑制的濾波器電路

2.2 降低電流性噪音的方法分析

電流經(jīng)過圖2實(shí)線當(dāng)中，所顯示的回路所產(chǎn)生的磁通會(huì)產(chǎn)生一定的輻射噪音。如果產(chǎn)生了輻射噪音，則要采取以下的方法進(jìn)行處理：

如果在PCB板是，要想減少電流回路的途徑，對(duì)主的電流回路所用的線要盡可能粗，其所圍的面積則要小，整流二極管的D1、2要選擇快速萬(wàn)利特點(diǎn)的肖特基的二極管，或是快速快復(fù)恢復(fù)二級(jí)管，開關(guān)管V1開關(guān)速度不可選得過高。

2.3 濾波器電路的構(gòu)成分析

同時(shí)處理共模、差模噪音制約，濾波器的電路如圖4所示進(jìn)行處理：

抑制共模噪音的為L(zhǎng)1、C3、C4，而抑制差模噪音的為L(zhǎng)2、L3、C1、C2。在實(shí)際運(yùn)用中，運(yùn)用L1漏感可省去L2、L3。圖4所示，重要濾波器輸入端A、輸入端B、輸出端C、輸出端D間分布電容的要小。因此，微小電分容，如若干個(gè)PF和十幾年P(guān)F就要大幅度降低濾波器特點(diǎn)。

要將消除噪音的濾波器設(shè)置在L1以及開關(guān)電源的線路之間，但在設(shè)置時(shí)，要注意以下幾點(diǎn)內(nèi)容：首先，對(duì)于輸入線A、B而言，要與L1保持一定的距離；其次，所選用的L1是要求分布電容小的電感；最后，輸入線A以及輸入線B，兩者均不可接近如圖3所示的噪音源。并且也注意到在電子設(shè)備的輸入端，它被設(shè)置在實(shí)際生產(chǎn)線過濾器，如果線程來(lái)過濾輸入線和過濾輸出電線負(fù)荷，或使用帶過濾輸入線和開關(guān)電源輸出線的姿態(tài)，通過線后會(huì)產(chǎn)生一定的噪音干擾，從而降低濾波。