電源適配器紋波產(chǎn)生
我們通常在產(chǎn)品中用的電源適配器主要有線性電源適配器和開關(guān)電源適配器二大類, 輸出的直流電壓是一個(gè)固定值,由交流電壓經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓后得到。由于濾波不干凈,直流電壓中含有交流成分,這就產(chǎn)生了紋波。 紋波是一種復(fù)雜的雜波信號(hào),它是圍繞輸出直流電壓上下來(lái)回波動(dòng)的周期性信號(hào),但周理和振幅不是定值,隨時(shí)間而變, 不同電源的紋波波形不一樣。產(chǎn)生電源紋波的因素有許多,即使你用電池供電也會(huì)因負(fù)載的波動(dòng)而產(chǎn)生波紋。
電源適配器紋波的測(cè)量
基本要求:使用示波器AC 耦合,20MHz 帶寬限制,拔掉探頭的地線
1,AC 耦合是去掉疊加的直流電壓,得到準(zhǔn)確的波形。
2,打開20MHz 帶寬限制是防止高頻噪聲的干擾,防止測(cè)出錯(cuò)誤的結(jié)果。因?yàn)楦哳l成分幅值較大,測(cè)量的時(shí)候應(yīng)除去。
3,拔掉示波器探頭的接地夾,使用接地環(huán)測(cè)量,是為了減少干擾。很多部門沒有接地環(huán),如果誤差允許也直接用探頭的接地夾測(cè)量。但在判斷是否合格時(shí)要考慮這個(gè)因素。
4,輸入濾波器:其作用是將電網(wǎng)存在的雜波過(guò)濾,同時(shí)也阻礙本機(jī)產(chǎn)生的雜波反饋到公共電網(wǎng)。
5,整流與濾波:將電網(wǎng)交流電源適配器直接整流為較平滑的直流電,以供下一級(jí)變換。
6,逆變:將整流后的直流電變?yōu)楦哳l交流電,這是高頻開關(guān)電源適配器的核心部分,頻率越高,體積、重量與輸出功率之比越小。
7,輸出整流與濾波:根據(jù)負(fù)載需要,提供穩(wěn)定可靠的直流電源適配器。
還有一點(diǎn)是要使用50Ω 終端。橫河示波器的資料上介紹說(shuō),50Ω 模塊是除去DC 成分,精確測(cè)量AC 成分。但是很少有示波器配這種專門的探頭,大多數(shù)情況是使用標(biāo)配100KΩ 到10MΩ 的探頭測(cè)量,影響暫時(shí)不清楚。
上面是測(cè)量開關(guān)紋波時(shí)基本的注意事項(xiàng)。如果示波器探頭不是直接接觸輸出點(diǎn),應(yīng)該用雙絞線,或者50Ω 同軸電纜方式測(cè)量。
我們最終的目的是要把輸出紋波降低到可以忍受的程度,達(dá)到這個(gè)目的最根本的解決方法就是要盡量避免紋波的產(chǎn)生,首先要清楚電源適配器紋波的種類和產(chǎn)生原因。
上圖是電源適配器中最簡(jiǎn)單的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)-buck降壓型電源適配器。
隨著SWITCH的開關(guān),電感L中的電流也是在輸出電流的有效值上下波動(dòng)的。所以在輸出端也會(huì)出現(xiàn)一個(gè)與SWITCH同頻率的紋波,一般所說(shuō)的紋波就是指這個(gè)。它與輸出電容的容量和ESR有關(guān)系。這個(gè)紋波的頻率與電源適配器相同,為幾十到幾百KHz。
另外,SWITCH一般選用雙極性晶體管或者M(jìn)OSFET,不管是哪種,在其導(dǎo)通和截止的時(shí)候,都會(huì)有一個(gè)上升時(shí)間和下降時(shí)間。這時(shí)候在電路中就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)與SWITCH上升下降時(shí)間的頻率相同或者奇數(shù)倍頻的噪聲,一般為幾十MHz。同樣二極管D在反向恢復(fù)瞬間,其等效電路為電阻電容和電感的串聯(lián),會(huì)引起諧振,產(chǎn)生的噪聲頻率也為幾十MHz。這兩種噪聲一般叫做高頻噪聲,幅值通常要比紋波大得多。
如果是電源適配器AC/DC變換器,除了上述兩種紋波(噪聲)以外,還有AC噪聲,頻率是輸入AC電源適配器的頻率,為50~60Hz左右。還有一種共模噪聲,是由于很多電源適配器的功率器件使用外殼作為散熱器,產(chǎn)生的等效電容導(dǎo)致的。
這部分紋波可通過(guò)以下方法進(jìn)行抑制:
a、在調(diào)節(jié)器輸出增加對(duì)地的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò),調(diào)節(jié)器的補(bǔ)償可抑制調(diào)節(jié)器自激引起的紋波增大。
b、合理選擇閉環(huán)調(diào)節(jié)器的開環(huán)放大倍數(shù)和閉環(huán)調(diào)節(jié)器的參數(shù),開環(huán)放大倍數(shù)過(guò)大有時(shí)會(huì)引起調(diào)節(jié)器的振蕩或自激,使輸出紋彼含量增加,過(guò)小的開環(huán)放大倍數(shù)使輸出電壓穩(wěn)定性變差及紋波含量增加.所以調(diào)節(jié)器的開環(huán)放大倍數(shù)及閉環(huán)調(diào)節(jié)器的參數(shù)要合理選取,調(diào)試中要根據(jù)負(fù)載狀況進(jìn)行調(diào)節(jié)。
c、在反饋通道中不增加純滯后濾波環(huán)節(jié).使延時(shí)滯后降到最小.以增加閉環(huán)調(diào)節(jié)的快速性和及時(shí)性,對(duì)抑制輸出電壓紋波是有益的。
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