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高頻噪聲

發布時間:2014/4/19 17:54:34 訪問次數:2292

    優化電源濾波器以控制開關電源的諧波,在控制高頻噪聲(>10MHz)時并不是很有效。

    電源噪聲的高頻衰減主要由共模扼流圈的匝間電容以及與Y電容串聯的電感限制。反饋人SN74HCT573DWR濾波器的高頻噪聲(例如來自數字邏輯的諧波),如果低于30MHz,可作為傳導發射出現在交流電源線上,如果高于30MHz可作為輻射發射。處理這個問題的最好方法是在源處,即數字邏輯PCB上。在PCB上包括共模和差模濾波器,直流電壓加到板上,如11.4節和11.9節所講的用最小的接地噪聲和最佳的去耦設計板子。

         

   因為大部分的高頻噪聲是共模的,位于電源直流輸出(直流電纜上)處的一個小鐵氧體磁珠可有效控制高于30MHz的噪聲。作為最后的手段,有法拉第屏蔽的電源變壓器可用于防止共模噪聲從電源的輸出端回饋人電源的輸入端。

   鐵氧體磁珠位于濾波器和電源之間的交流電源線上,與電纜的濾波器端靠近,這也可用于有效地使高頻噪聲遠離濾波器。

   在噪聲敏感應用中可能出現的另一個問題是電源直流輸出中的高頻噪聲干擾由電源供電的產品。例如,用于給一個敏惑無線電接收機或低電平放大器供電的開關電源。

   除了開關頻率上的波紋(或如果直流輸出電路中用一個全波整流器時是兩倍的開關頻率),開關電源輸出導線上的噪聲包含狹窄的高振幅電壓尖峰(間距與開關頻率有關),而且往往伴隨大量振鈴。電壓尖峰幅度的峰一峰值通常可由50mV變化到1V。振鈴頻率通常在5~50MHz之間。這種高頻噪聲通常既有差模也有共模,在電源的直流輸出端需要額外的高頻濾波。

   高頻濾波可通過在直流輸出端增加鐵氧體磁珠與兩個導體串聯,以及在兩個直流輸出導線之間增加一個只有很短導線的高頻差模電容來獲得,如圖13-25所示。應選擇電容值使在關注的最低頻率處其阻抗小于幾歐姆。如果只需30MHz以上濾波,一個lOOOpF的電容通常能滿足需要。低于30MHz,將首選一個0.OltiF的電容。通過增加電容旁路輸出導線到地(底盤)以增加高頻共模衰減可實現高頻濾波。所選擇的鐵氧體磁珠材料應能在關注的最低頻率處提供約50Q的阻抗,而且鐵氧體必須能載有不飽和的輸出電流。在每個輸出導線上鐵氧體磁珠的應用提供了共模和差模濾波。如果需要額外的濾波,則每個導線上用多個鐵氧體磁珠會增加串聯阻抗。

   在高頻(高于30MHz),來自直流輸出電纜的輻射可導致輻射發射問題,可以在電纜的兩個導線上都放一個鐵氧體磁珠(共模扼流圈)來減小該問題。

   用SMPS給敏感負載供電的另一個方法是用一個不同的開關拓撲結構,例如準諧振、零電流以及零電壓開關拓撲結構。用這種拓撲結構,開關電流波形是開關在零電流和零電壓點的半正弦波;由于頻譜成分減小很多會產生更少的噪聲。

 

    優化電源濾波器以控制開關電源的諧波,在控制高頻噪聲(>10MHz)時并不是很有效。

    電源噪聲的高頻衰減主要由共模扼流圈的匝間電容以及與Y電容串聯的電感限制。反饋人SN74HCT573DWR濾波器的高頻噪聲(例如來自數字邏輯的諧波),如果低于30MHz,可作為傳導發射出現在交流電源線上,如果高于30MHz可作為輻射發射。處理這個問題的最好方法是在源處,即數字邏輯PCB上。在PCB上包括共模和差模濾波器,直流電壓加到板上,如11.4節和11.9節所講的用最小的接地噪聲和最佳的去耦設計板子。

         

   因為大部分的高頻噪聲是共模的,位于電源直流輸出(直流電纜上)處的一個小鐵氧體磁珠可有效控制高于30MHz的噪聲。作為最后的手段,有法拉第屏蔽的電源變壓器可用于防止共模噪聲從電源的輸出端回饋人電源的輸入端。

   鐵氧體磁珠位于濾波器和電源之間的交流電源線上,與電纜的濾波器端靠近,這也可用于有效地使高頻噪聲遠離濾波器。

   在噪聲敏感應用中可能出現的另一個問題是電源直流輸出中的高頻噪聲干擾由電源供電的產品。例如,用于給一個敏惑無線電接收機或低電平放大器供電的開關電源。

   除了開關頻率上的波紋(或如果直流輸出電路中用一個全波整流器時是兩倍的開關頻率),開關電源輸出導線上的噪聲包含狹窄的高振幅電壓尖峰(間距與開關頻率有關),而且往往伴隨大量振鈴。電壓尖峰幅度的峰一峰值通常可由50mV變化到1V。振鈴頻率通常在5~50MHz之間。這種高頻噪聲通常既有差模也有共模,在電源的直流輸出端需要額外的高頻濾波。

   高頻濾波可通過在直流輸出端增加鐵氧體磁珠與兩個導體串聯,以及在兩個直流輸出導線之間增加一個只有很短導線的高頻差模電容來獲得,如圖13-25所示。應選擇電容值使在關注的最低頻率處其阻抗小于幾歐姆。如果只需30MHz以上濾波,一個lOOOpF的電容通常能滿足需要。低于30MHz,將首選一個0.OltiF的電容。通過增加電容旁路輸出導線到地(底盤)以增加高頻共模衰減可實現高頻濾波。所選擇的鐵氧體磁珠材料應能在關注的最低頻率處提供約50Q的阻抗,而且鐵氧體必須能載有不飽和的輸出電流。在每個輸出導線上鐵氧體磁珠的應用提供了共模和差模濾波。如果需要額外的濾波,則每個導線上用多個鐵氧體磁珠會增加串聯阻抗。

   在高頻(高于30MHz),來自直流輸出電纜的輻射可導致輻射發射問題,可以在電纜的兩個導線上都放一個鐵氧體磁珠(共模扼流圈)來減小該問題。

   用SMPS給敏感負載供電的另一個方法是用一個不同的開關拓撲結構,例如準諧振、零電流以及零電壓開關拓撲結構。用這種拓撲結構,開關電流波形是開關在零電流和零電壓點的半正弦波;由于頻譜成分減小很多會產生更少的噪聲。

 

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