工程師分享：詳解PWM開關(guān)穩(wěn)壓電源的尖峰干擾

Isr是開關(guān)穩(wěn)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(tǒng)，濾波器應(yīng)裝在一鋁質(zhì)密封小盒內(nèi)，小盒放在機(jī)箱內(nèi)，電源線進(jìn)入孔的旁邊，使電源線一進(jìn)入機(jī)箱就到濾波小盒，然后再引出至電源開關(guān)、整流器。倘若在整流器之前采用變壓器，則應(yīng)在其初、次級(jí)加隔離。

輸出電容器對(duì)尖峰干擾的影響

開關(guān)穩(wěn)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(duì)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(fù)載電流流過電容器內(nèi)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(shù)，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。開關(guān)穩(wěn)壓電源布線對(duì)尖峰干擾的抑制

開關(guān)穩(wěn)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以外布線即可。若結(jié)構(gòu)上不允許則應(yīng)加屏蔽。電源輸入線周圍產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁場(chǎng)，為減小輸入線和輸出線之間的電磁耦合，兩者必須遠(yuǎn)離。

流過開關(guān)大電流的導(dǎo)線應(yīng)盡量短，并且不跟其它線交連。降壓型開關(guān)穩(wěn)壓電源的續(xù)流二極管或者升壓型的開關(guān)三極管的接地端應(yīng)以最短的引線直接與輸出電容的地端相連。圖5表示了布線的影響，尖峰干擾通過環(huán)路I輻射，故構(gòu)成這一環(huán)路的各段連線的感性耦合必須最小，電容器的引線要短，以減小引線電感。

為減小輸出線上的損耗和尖峰干擾，輸出到負(fù)載的連線應(yīng)短。圖6畫出了對(duì)三種不同長(zhǎng)度的輸出線，當(dāng)負(fù)載電流為8A時(shí)，在負(fù)載端所測(cè)得的干擾波形。輸出線長(zhǎng)，尖峰干擾的幅度大、寬度也寬。相同長(zhǎng)度的輸出線，線徑粗則尖峰干擾幅度大、寬度寬。用雙絞線能有效地衰減電磁感應(yīng)電勢(shì)，表1說明對(duì)感應(yīng)電勢(shì)衰減的數(shù)值隨扭距變短而增大。

圖6

輸出線的接法對(duì)尖峰干擾有很大的影響。用雙絞線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，會(huì)在線上產(chǎn)生一個(gè)很大的尖峰干擾電壓。當(dāng)開關(guān)穩(wěn)壓電源供幾個(gè)負(fù)載使用時(shí)，從輸出電容分別用雙絞線饋送到各負(fù)載為好。實(shí)際應(yīng)用中饋線很長(zhǎng)，帶有長(zhǎng)輸出線的開關(guān)穩(wěn)壓電源，它的尖峰干擾較大。為此，可在輸出端或在負(fù)載的輸入端加設(shè)LC低通平衡濾波器。例如某開關(guān)穩(wěn)壓電源輸出2m長(zhǎng)的饋線到負(fù)載，在負(fù)載端的尖峰干擾為3Vp-p，若在負(fù)載側(cè)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，可見小電感L是必須的。

結(jié)語

綜上所述，脈沖寬度調(diào)制開關(guān)穩(wěn)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(jù)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(duì)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，要使開關(guān)穩(wěn)壓電源的噪音達(dá)到毫伏峰-峰數(shù)量級(jí)，尚有許多難處。但是，隨著元件的進(jìn)展、工藝水平的提高以及對(duì)噪音問題的認(rèn)識(shí)深化，開關(guān)穩(wěn)壓電源的輸出噪音是可能達(dá)到新水平的。