开关电源的噪声及其抑制 _知识百科

众所周知，开关电源以其独特的优点，即体积小、重量轻、效率高而得到广泛应用。但它也存在一定的缺陷，即开关噪声大，严重时影响本机乃至外部设备的正常工作。开关电源的噪声分为常态噪声（Mornia-modelnoise）和共态噪声（Common-modelnoise）两种。
2常态噪声的产生与抑制常态噪声产生于主开关管开通与关断期间，其直接影响因素是输出滤波电容的有效电感（ESL）、变压器的漏感、寄生电容、开关管的输出等效电容和整流二极管的等效电容等寄生参数。常态噪声与输出滤波电容ESL之间的关系最为密切，必须选择ESL尽可能小的电解电容。
与共态噪声相比，常态噪卢所占的比例较小。
一般只占噪声电压的10% ~20%左右。其处理也较为容易，降低常态噪声的有效措施之一就是在输出端加一级差模滤波电路，在调试过程中只要在输出端并联不同量级的高频电容就nj得到有效解决，3共态噪声的产生与抑制共态噪卢是发生在大地与输出端之间的噪声……在U）中，阻抗Z=l/cC，高频区域用陶瓷电容、聚酯薄膜电容并联，其滤波效果更好。在（b）中，噪声能通过电容旁路到地线上，这种滤波器连接时应使接地阻抗尽量小。在（c）中，C，C2对不对称噪声有良好的滤波效果，c3对对称噪声有良好的滤波效果，连接时应使电容器的引线及接地线尽量短。（d）为常用的噪声滤波电路，L，L2对噪声呈现高阻抗，而C，则对噪声呈现低阻抗。当采用共模电感结构时，对于对称和非对称噪声都有较好的滤波效果。（e）适用于对共模噪声进行滤波，应注意的是其接地阻抗同样应尽量小。
滤波器电路表示井松电感及其磁通的力'卩，它在同一个铁芯上有两匝数相等的绕组，电源线的往返电流在铁芯屮产生的磁通"向扣反，4相抵消。因而不起电感作用；而对于共模噪声，能得到一个大的电感量，呈现高阳抗，因此对M行良好地抑制作用。
共模电感及其磁通的方向是几模电感的等效电路，其屮共模噪声是对共模噪声和差模噪声都有效的滤波器电路。其中，LhLC，为抑制差模噪声回路，L3、C2、C3构成抑制共模噪声回路」L，L2的铁芯应选择不易磁饱和的材料及M-f特性优良的铁4共态噪声抑制的实现降低交流侧噪声的滤波器在交流输人侧加入一个线性滤波器，该滤波器是一个低通滤波器，它允许通过50Hz、60Hz、400Hz的低频，对于20kHz~20MHz频带范围，其衰减量应达到30dB~ 100dB.线性滤波器中的共模电感应具有小的分布电容，均匀地绕在无气隙的圆环上以减小引线电感。而滤波电容一般采用陶瓷电容、聚酯薄膜电容或聚丙烯电容，用钢板进行屏蔽并与机壳相连，同进线接地应良好。实用的交流侧线性滤波器如（c）所示。
降低直流侧噪声的滤波器在直流侧，变压器原边P点（即接于两个MOSFET管的中间点）电位的变化是产生共态噪声的原因之一，因此，最有效的办法就是将变压器原副边隔离开（加屏蔽层）。的共模吸收电路。共模吸收网络的吸收效果取决于共模电感和共模电容的高频特性。需要指出的是对共态噪声，在输出端并联电容是不起作用的。
当开关电源供给负载的配线较长时，共模噪声经寄生电容传播，输出噪声增大。若采用绞扭线，则可大大降低噪声。与平行线相比较，用1m长、5cm间距的平行线传送时，负载侧的噪声电压为600mV；改用间距1cm的绞扭线传送时，负载侧噪声电压仅为14mV.选择合理的电路布局也可以有效地降低共态噪声在组装开关电源时，必须根据整机的要求确定分机的体积和形状。随着单位体积输出功率的增大，静电场和电磁场ch/df强度也随之增大，干扰也就增大。干扰强度随导线和噪声源之间的距离的平方而减小，即当距离减小一半时，噪声将为原来的1/4.由于共态噪声主要是通过耦合地电容传送到输出端的，因此，主开关管与散热片之间应加屏蔽层，输出线与机壳的走线也不宜靠得太紧。实际工作中常采用所示的元件分布图，它具有较好的抑制噪声的效果。