開(kāi)關(guān)電源噪聲的產(chǎn)生

本文將探討實(shí)際的開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的噪聲。首先，使用同步整流型降壓DC/DC轉換器的等效電路來(lái)了解一下開(kāi)關(guān)電流的路徑。

SW1為高邊開(kāi)關(guān)，SW2為低邊開(kāi)關(guān)。SW1導通（SW2為OFF）時(shí)，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導通（SW1為OFF）時(shí)，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(kāi)關(guān)ON/OFF時(shí)，紅色線(xiàn)路的電流都會(huì )急劇變化。該環(huán)路的電流變化非常劇烈，所以會(huì )因PCB板布線(xiàn)電感而在環(huán)路內會(huì )產(chǎn)生高頻振鈴。

圖中表示構成電源電路的外置部件、實(shí)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(xiàn)中存在布線(xiàn)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，如紅框內的圖例所示，開(kāi)關(guān)節點(diǎn)將產(chǎn)生100MHz～300MHz的振鈴。所產(chǎn)生的電流及電壓，可通過(guò)兩個(gè)公式求得。

此振鈴會(huì )作為高頻開(kāi)關(guān)噪聲帶來(lái)各種影響。雖然有采取相應的措施，但由于無(wú)法從電源IC處去除安裝電路板的寄生分量，因此只能通過(guò)PCB板布局設計及采用去耦電容來(lái)解決。