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電源紋波產(chǎn)生的原因和通常的解決方法
一、開關(guān)電源的概念
習(xí)慣上，高頻開關(guān)整流AC-DC和DC-DC改換器被稱作開關(guān)電源。因?yàn)槠涓咦鳂I(yè)頻率，帶來了設(shè)備的體積和重量的減小。因?yàn)?a href="http://www.wstc.net.cn" target=_blank>開關(guān)電源的改換效率高，能量損耗削減，下降了電源環(huán)境溫度，改善了作業(yè)人員的環(huán)境。作業(yè)性能的進(jìn)步。相對于相控電源來說，開關(guān)電源不只節(jié)省能源，也節(jié)省了資料和體積。
開關(guān)電源產(chǎn)品首要使用領(lǐng)域有計(jì)算機(jī)、通訊辦公設(shè)備、操控設(shè)備、電子儀器、電視、攝像機(jī)、電子游戲機(jī)等產(chǎn)品。在電腦、電子儀器和通訊系統(tǒng)中使用極為廣泛的開關(guān)電源，在近半個(gè)世紀(jì)的開展過程中，因具有輕、小、高效等優(yōu)點(diǎn)而逐步替代傳統(tǒng)的線性電源和相控電源，成為電子電源中的主流產(chǎn)品。
開關(guān)電源開展中一個(gè)永久的主題是完成電源的高頻率、高效率、小體積、低成本。高作業(yè)頻率，能夠進(jìn)步動(dòng)態(tài)呼應(yīng)，也是削減體積和重量的重要途徑；高效率，削減熱損耗，完成高功率密度；小體積，削減變壓器，電感和電容的體積，一起還要統(tǒng)籌高可靠性和低成本。
二、開關(guān)電源紋波發(fā)生的機(jī)理和解決方案
1、紋波發(fā)生的機(jī)理
慣例AC/DC，關(guān)電源的作業(yè)模式是把電網(wǎng)電壓全波整流變?yōu)橹绷麟姡?jīng)高頻開關(guān)改換由開關(guān)變壓器阻隔并升、降壓，經(jīng)高頻二極管整流濾波后以直流電輸出。開關(guān)電源輸出紋波首要來源于五個(gè)方面：輸入低頻紋波、高頻紋波、寄生參數(shù)引起的共模紋波噪聲、功率器材開關(guān)過程中發(fā)生的超高頻諧振噪聲和閉環(huán)調(diào)理操控引起的紋波噪聲。
（1）低頻紋波
低頻紋波是與輸出電路的濾波電容容量相關(guān)。因?yàn)?a href="http://www.wstc.net.cn" target=_blank>開關(guān)電源體積的限制，電解電容的容量不可能無限制地添加，導(dǎo)致輸出低頻紋波的殘留，該輸出紋波頻率隨整流電路辦法的不同而不同。
一般的開關(guān)電源由AC / DC和DC / DC兩部分組成。AC / DC的根本結(jié)構(gòu)為整流濾波電路，它輸出的直流電壓中含有溝通低頻紋波，其頻率為輸入溝通電源頻率的二倍，幅值與電源輸出功率及濾波電容容量有關(guān)，一般操控在10%以內(nèi)。該溝通紋波經(jīng)DC/DC改換器衰減后，在開關(guān)電源輸出端表現(xiàn)為低頻噪聲，其巨細(xì)由DC/DC改換器的變比和操控系統(tǒng)的增益決議。例如：對一般24V電源來說，電壓型操控DC/DC改換器的紋波按捺比一般為45～50dB，其輸出端的低頻溝通紋波有效值為60～120mV。電流型操控DC / DC改換器的紋波按捺比稍有進(jìn)步，但其輸出端的低頻溝通紋波仍較大。若要完成開關(guān)電源的低紋波輸出，則必須對低頻電源紋波采取濾波措施。可選用前級預(yù)穩(wěn)壓和增大DC / DC改換器閉環(huán)增益來消除。
（2）高頻紋波
高頻紋波噪聲來源于高頻功率開關(guān)改換電路，在電路中，經(jīng)過功率器材對輸入直流電壓進(jìn)行高頻開關(guān)改換而后整流濾波再完成穩(wěn)壓輸出的，在其輸出端含有與開關(guān)作業(yè)頻率相同頻率的高頻紋波，其對外電路的影響巨細(xì)首要和開關(guān)電源的改換頻率、輸出濾波器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)有關(guān)，規(guī)劃中盡量進(jìn)步功率改換器的作業(yè)頻率，能夠削減對高頻開關(guān)紋波的濾波要求。
（3）共模紋波噪聲
因?yàn)楣β势鞑呐c散熱器底板和變壓器原、副邊之間存在寄生電容，導(dǎo)線存在寄生電感，因此當(dāng)矩形波電壓作用于功率器材時(shí)，開關(guān)電源的輸出端因此會(huì)發(fā)生共模紋波嗓聲。減小與操控功率器材、變壓器與機(jī)殼地之間的寄生電容，并在輸出側(cè)加共模按捺電感及電容，可減小輸出的共模紋波噪聲。
（4）超高頻諧振噪聲
超高頻諧振噪聲首要來源于高頻整流二極管反向恢復(fù)時(shí)二極管結(jié)電容、功率器材開關(guān)時(shí)功率器材結(jié)電容與線路寄生電感的諧振，頻率一般為1～10MHz，經(jīng)過選用軟恢復(fù)特性二極管、結(jié)電容小的開關(guān)管和削減布線長度等措施能夠削減超高頻諧振噪聲。
（5）閉環(huán)調(diào)理操控引起的紋波噪聲
開關(guān)電源都需對輸出電壓進(jìn)行閉環(huán)操控，調(diào)理器參數(shù)規(guī)劃的不適當(dāng)也會(huì)引起紋波。當(dāng)輸出端動(dòng)搖時(shí)經(jīng)過反饋網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入調(diào)理器回路，可能導(dǎo)致調(diào)理器的自激振蕩，引起附加紋波。此紋波電壓一般沒有固定的頻率。
2、按捺紋波的一般措施和辦法
（1）低頻紋波的按捺
低頻紋波按捺的幾種常用的辦法：
a、加大輸出低頻濾波的電感，電容參數(shù)，使低頻紋波下降到所需的目標(biāo)。
b、選用前饋操控辦法，下降低頻紋波重量。
（2）高頻紋波的按捺
高頻紋波按捺的目的是給高頻紋波供給通路，常用的辦法有以下幾種：
a、進(jìn)步開關(guān)電源作業(yè)頻率，以進(jìn)步高頻紋波頻率，有利于按捺輸出高頻紋波。
b、加大輸出高頻濾波器，能夠按捺輸出高頻紋波。
c、選用多級濾波。
（3）共模紋波噪聲的按捺
減小輸出共模紋波嗓聲的常用辦法：
a.輸出選用專門規(guī)劃的EMI濾波器
b.下降開關(guān)毛刺起伏
（4）閉環(huán)調(diào)理器參數(shù)不適當(dāng)引起的紋波按捺
在開關(guān)直流電源中，往往因調(diào)理器參數(shù)挑選不適當(dāng)會(huì)引起輸出紋波的增大，這部分紋波可經(jīng)過以下辦法進(jìn)行按捺。
a、在調(diào)理器輸出添加對地的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，調(diào)理器的補(bǔ)償可按捺調(diào)理器自激引起的紋波增大。
b、合理挑選閉環(huán)調(diào)理器的開環(huán)擴(kuò)大倍數(shù)和閉環(huán)調(diào)理器的參數(shù)，開環(huán)擴(kuò)大倍數(shù)過大有時(shí)會(huì)引起調(diào)理器的振蕩或自激，使輸出紋彼含量添加，過小的開環(huán)擴(kuò)大倍數(shù)使輸出電壓穩(wěn)定性變差及紋波含量添加，所以調(diào)理器的開環(huán)擴(kuò)大倍數(shù)及閉環(huán)調(diào)理器的參數(shù)要合理選取，調(diào)試中要根據(jù)負(fù)載情況進(jìn)行調(diào)理。
c、在反饋通道中不添加純滯后濾波環(huán)節(jié)，使延時(shí)滯后降到最小，以添加閉環(huán)調(diào)理的快速性和及時(shí)性，對按捺輸出電壓紋波是有利的。
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