工程師分享：詳解PWM開(kāi)關(guān)穩壓電源的尖峰干擾

Isr是開(kāi)關(guān)穩壓電源的最大輸入直流電流(A)，Usr是輸入直流電壓(V)。用市電供電的電源系統，濾波器應裝在一鋁質(zhì)密封小盒內，小盒放在機箱內，電源線(xiàn)進(jìn)入孔的旁邊，使電源線(xiàn)一進(jìn)入機箱就到濾波小盒，然后再引出至電源開(kāi)關(guān)、整流器。倘若在整流器之前采用變壓器，則應在其初、次級加隔離。

輸出電容器對尖峰干擾的影響

開(kāi)關(guān)穩壓電源的輸出電容量大，需用電解電容器。普通電解電容的高頻特性不好，存在著(zhù)較大的等效電感和電阻，故阻抗大，尖峰噪音也大。高頻電解電容器是具有優(yōu)良高頻特性的低電感器件，它對脈沖源及輸出電壓提供了很好的與接地回路的隔離，并提供良好的噪聲濾波。

目前有三種高頻電解電容器，一種是四端電容器，它的高頻特性良好，但是負載電流流過(guò)電容器內部使之發(fā)熱，故電流要限制在10A以下；二是大型高頻濾波電解電容器，它有承受大電流的能力但高頻特性不及前者好；第三種是高頻濾波電解電容器，優(yōu)點(diǎn)是體積小。不改變電路的其它參數，假若用普通電解電容器時(shí)尖峰干擾為150mVp-p，而用四端電容則為50mVp-p。用一定容量的聚碳酸脂電容或高頻陶瓷電容跟輸出電解電容并聯(lián)，可以進(jìn)一步降低尖峰干擾。開(kāi)關(guān)穩壓電源布線(xiàn)對尖峰干擾的抑制

開(kāi)關(guān)穩壓電源工作時(shí)向空間輻射干擾。輻射噪音電平與輻射源的距離成反比。一般離5cm以外布線(xiàn)即可。若結構上不允許則應加屏蔽。電源輸入線(xiàn)周?chē)a(chǎn)生很強的電磁場(chǎng)，為減小輸入線(xiàn)和輸出線(xiàn)之間的電磁耦合，兩者必須遠離。

流過(guò)開(kāi)關(guān)大電流的導線(xiàn)應盡量短，并且不跟其它線(xiàn)交連。降壓型開(kāi)關(guān)穩壓電源的續流二極管或者升壓型的開(kāi)關(guān)三極管的接地端應以最短的引線(xiàn)直接與輸出電容的地端相連。圖5表示了布線(xiàn)的影響，尖峰干擾通過(guò)環(huán)路I輻射，故構成這一環(huán)路的各段連線(xiàn)的感性耦合必須最小，電容器的引線(xiàn)要短，以減小引線(xiàn)電感。

為減小輸出線(xiàn)上的損耗和尖峰干擾，輸出到負載的連線(xiàn)應短。圖6畫(huà)出了對三種不同長(cháng)度的輸出線(xiàn)，當負載電流為8A時(shí)，在負載端所測得的干擾波形。輸出線(xiàn)長(cháng)，尖峰干擾的幅度大、寬度也寬。相同長(cháng)度的輸出線(xiàn)，線(xiàn)徑粗則尖峰干擾幅度大、寬度寬。用雙絞線(xiàn)能有效地衰減電磁感應電勢，表1說(shuō)明對感應電勢衰減的數值隨扭距變短而增大。

圖6

輸出線(xiàn)的接法對尖峰干擾有很大的影響。用雙絞線(xiàn)直接從輸出電容器的高端和低端輸出，可使正、反向的干擾電流抵消。否則干擾電流流經(jīng)輸出線(xiàn)，會(huì )在線(xiàn)上產(chǎn)生一個(gè)很大的尖峰干擾電壓。當開(kāi)關(guān)穩壓電源供幾個(gè)負載使用時(shí)，從輸出電容分別用雙絞線(xiàn)饋送到各負載為好。實(shí)際應用中饋線(xiàn)很長(cháng)，帶有長(cháng)輸出線(xiàn)的開(kāi)關(guān)穩壓電源，它的尖峰干擾較大。為此，可在輸出端或在負載的輸入端加設LC低通平衡濾波器。例如某開(kāi)關(guān)穩壓電源輸出2m長(cháng)的饋線(xiàn)到負載，在負載端的尖峰干擾為3Vp-p，若在負載側加LC濾波器，則下降為100mVp-p。不接電感L，只加電容則尖峰干擾為1Vp-p，可見(jiàn)小電感L是必須的。

結語(yǔ)

綜上所述，脈沖寬度調制開(kāi)關(guān)穩壓電源所產(chǎn)生的噪音的頻譜很寬，從幾赫茲到幾十兆赫茲，根據本文所分析的因素，按照以上所討論的方法，可以有效地抑制這些噪聲中的尖峰干擾。

對于個(gè)別電路，則采用其中的若干種進(jìn)行組合，往往就可奏效。目前，要使開(kāi)關(guān)穩壓電源的噪音達到毫伏峰-峰數量級，尚有許多難處。但是，隨著(zhù)元件的進(jìn)展、工藝水平的提高以及對噪音問(wèn)題的認識深化，開(kāi)關(guān)穩壓電源的輸出噪音是可能達到新水平的。