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如何降低直流穩(wěn)壓電源輸出 “紋波與噪聲” ?

更新時間  2020-9-9 來源: 閱讀 944


其主要表現為:輸入低頻紋波、高頻紋波、寄生參數引起的共模紋波噪聲、功率器件切換時產生的超高頻諧振噪聲以及閉環(huán)控制引起的紋波噪聲。
一低頻紋波與輸出電路濾波容量有關。不能無限增加電容的容量,造成輸出低頻波紋殘留。用DC/DC變換器衰減交流紋,穩(wěn)壓電源輸出端出現低頻噪聲,它的大小取決于DC/DC轉換器的變比和控制系統(tǒng)的增益。DC變流器采用電流型控制,其紋波抑制效果略優(yōu)于電壓型控制。但是它輸出的低頻交流波紋仍然很大。實現直流電源低紋波輸出,對低頻電源的紋波必須采取濾波措施。前級預穩(wěn)壓,增大DC/DC轉換器的閉環(huán)增益可以消除。
幾種常用的低頻紋波抑制方法:增大電感輸出低頻濾波頻率,容量參數,將低頻波紋降至預期指標。
(b)采用前饋控制方法,減少低頻紋波成分。
二高頻紋波噪聲來自功率開關變換電路的高頻,通過電路,將輸入直流電壓通過功率器件進行高頻開關變換后再進行整流濾波以實現穩(wěn)壓輸出的,輸出端的高頻紋波與開關工作頻率相同,它的外部電路的影響大小主要與直流電源轉換頻率、輸出濾波器結構及參數有關,在設計時盡量提高功率轉換器的工作頻率,可降低高頻開關紋波濾波的要求。
抑制高頻紋波的目的就是為高頻提供一個通道,通常使用的方法如下:
提高直流穩(wěn)壓電源的工作頻率;增加高頻波紋頻率,利于高頻紋波的抑制輸出。增加輸出高頻濾波器數量;具有高頻紋波抑制功能。
采用多層過濾法。
三因電源裝置與散熱器底板及變壓器原、副邊間有寄生電容,電線上有寄生感應,所以,在功率裝置中施加矩形波電壓,因此,直流穩(wěn)壓電源輸出端會產生共模紋波噪聲。減小功率器件、變壓器和外殼場地之間的寄生電容,輸出端加共模抑制電感和電容,能有效降低共模紋波噪聲;
消除共模紋波噪聲的常用方法有:
輸出數據均采用特別設計的EMI濾波器。
降低開關的毛刺幅度;
四超高頻諧振噪聲主要來自高頻整流二極管反向恢復時二極管結電容、功率器件開關時功率器件結電容與線路寄生電感諧振,通常頻率是1-10MHz,選擇軟恢復特性的二極管、連接電容小的開關管以及減小接線長度等措施,可降低UHF諧振噪聲。
無論是直流穩(wěn)壓電源,都需要閉環(huán)電壓控制,調節(jié)參數設計不當也會引起紋波。在輸出端波動時,通過反饋網絡進入調節(jié)電路,可引起調整器自激振動,產生額外的波紋。這種紋波電壓通常沒有固定頻率。對于切換直流電源,常由于調整器參數選擇不當造成輸出紋波增大。
此波紋的一部分可以用以下方法來抑制:
在調整器輸出端增加對地補償網;通過對調整器的補償,可以抑制調整器自激引起的波動。
合理地選擇閉環(huán)調節(jié)器的開環(huán)放大倍數及各參數的取值;過大的開環(huán)放大倍數有時會引起調整器振動或自激,增加輸出紋彼含量,開環(huán)放大倍數過小,輸出電壓穩(wěn)定性變差,紋波含量增大。因此,調整器開環(huán)放大倍數和閉環(huán)調整器參數都要合理選擇,根據負載狀態(tài)在調試時進行調整。
在反饋通道中不增加純滯后過濾環(huán)節(jié)。將延遲延遲時間減至最低。提高了閉環(huán)調整的速度和及時性,它有利于抑制輸出電壓紋波。

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