开关电源中干扰噪声引起的纹波问题的解决

来源:    日期:2012-2-23    浏览次数3724

最近遇到一个电源干扰噪声引起的输出纹波问题,输出波形表现为变压器次级输出的电压波形,开关噪声出现的频率为fs,2fs,0.5fs,显然是开关噪声被传到了次级。噪声的幅度有1Vpp,经过pi滤波之后仍然有300mVpp。一开始我直接使用每个人都会想到的改善滤波参数的方法,增加pi滤波的滤波电容以及滤波电感,但是收效甚微。由于知道是干扰噪声,我再次尝试在变压器次级并上一个小的瓷片电容680pf滤出干扰,然后再pi滤波,这样情况有所改善,干扰被瓷片吸收了很大一部分,反馈主路输出噪声pp值为80mVpp左右,似乎问题解决了,但是瓷片由于吸收了过多的噪声,产生了很尖锐的音频噪声。测量开关的最小占空比在0.2左右,应该不会引起过大的振荡或不稳定。看来光靠吸收是很难达到要求的了。

      于是决定从源头出发,首先是要观察pwm控制的驱动信号,但是由于使用top244整合mos管,无法测量mos栅极波形,但是测量DS波形,观察开关波形,发现开关打开和关断并没有太大的延时,而且边沿没有高频振荡尖峰。

     接下来只有怀疑loop不稳定了,我采用的是齐纳二极管稳压方式。首先我假设loop存在不稳定,于是我用调压器改变输入电压,观察输出波形,电压还是比较稳的。

     当我把控制芯片端光耦的集电极的电阻100换成磁珠B62后,发现这次音频干扰变得很小,在最小输入42vac时也基本上没有听到了,这给了我信心!

     既然知道是loop的问题,我就怀疑是loop的频带太窄了,按照pi的设计,我改变芯片control端并的“47uF串6.8欧姆”电路参数,这给loop提供补偿一个零点和极点,加大6.8欧姆的阻值,可以把零点带到更低的频率,从而提高频带范围。于是我把6.8欧姆改到20欧姆,再次试验发现输出pp值在30mVpp左右!音频干扰也很小!

    总结:到现在为止我意识到的减小干扰,提高纹波性能的方法:

1.pi滤波,需要合适的参数;

2.变压器输出并瓷片电容吸收高频干扰,但是吸收的量不能太大,不然瓷片会产生压电效应,影响音频干扰;

3.在变压器输出,整流二极管前串一个非晶磁珠,非晶对干扰吸收非常有效,但是在小电流时效果没有大电流明显;

4.在环路loop的输入或输出串小型磁珠,吸收高频噪声,减小高频噪声被loop放大的量,从而避免噪声振荡放大。但是会使得环路响应变慢;

5.有些情况,MOS管驱动不合适,会产生边沿尖峰,这样会使得次级存在大尖峰,影响EMI,可以的话,在栅极串一个合适阻值的小电阻是必要的,过小的阻值会容易振荡,产生边沿尖峰,过大的阻值容易击穿MOS(非DS过压),在电阻上反向并一个4148,加快关断时栅极能量释放,并下拉1~10k的电阻到地;

5.查看是否是环路不稳,本例中是环路带宽太小。

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