本文將探討實際的開關(guān)電源產(chǎn)生的噪聲。
開關(guān)電源產(chǎn)生的噪聲
首先，使用同步整流型降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器的等效電路來了解一下開關(guān)電流的路徑。
SW1為高邊開關(guān)，SW2為低邊開關(guān)。SW1導(dǎo)通（SW2為OFF）時，電流路徑是從輸入電容器到SW1、再經(jīng)由電感L到輸出電容器。SW2導(dǎo)通（SW1為OFF）時，電流路徑是從SW2經(jīng)由L再到輸出電容器。下圖表示這些電流路徑的差分，每當開關(guān)ON/OFF時，紅色線路的電流都會急劇變化。該環(huán)路的電流變化非常劇烈，所以會因PCB板布線電感而在環(huán)路內(nèi)會產(chǎn)生高頻振鈴。
圖中表示構(gòu)成電源電路的外置部件、實裝多層電路板的寄生分量及振鈴的關(guān)系。
紅色部分標出的是上圖所表示的電流在急劇變化的環(huán)路中的寄生分量。布線中存在布線電感，通常每1mm有1nH左右的電感。另外，電容器中存在等效串聯(lián)電感ESL，MOSFET的各引腳間存在寄生電容。因此，如紅框內(nèi)的圖例所示，開關(guān)節(jié)點將產(chǎn)生100MHz～300MHz的振鈴。所產(chǎn)生的電流及電壓，可通過兩個公式求得。
此振鈴會作為高頻開關(guān)噪聲帶來各種影響。雖然有采取相應(yīng)的措施，但由于無法從電源IC處去除安裝電路板的寄生分量，因此只能通過PCB板布局設(shè)計及采用去藕電容來解決。關(guān)于PCB板布局，在DC/DC轉(zhuǎn)換器的“PCB板布局”部分有詳細介紹，請參考。
關(guān)于差模噪聲和共模噪聲，請點擊這里了解詳情；關(guān)于串擾，在這里有詳細介紹。關(guān)于共模濾波器，將在后續(xù)章節(jié)進行介紹。
關(guān)鍵要點:
在開關(guān)時會產(chǎn)生急劇電流ON/OFF的環(huán)路中，會因寄生分量產(chǎn)生高頻振鈴＝開關(guān)噪聲。
這種開關(guān)噪聲可通過優(yōu)化PCB板布線等來降低，但即使這樣，殘留的噪聲也會作為共模噪聲傳導(dǎo)至輸入電源，因此需要采取防止噪聲漏出的措施。 |
