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电源适配器纹波的产生

点击:137 日期:2020-04-29 选择字号:

我们通常在产品中用的电源适配器主要有线性电源适配器和开关电源适配器二大类, 输出的直流电压是一个固定值,由交流电压经整流、滤波、稳压后得到。由于滤波不干净,直流电压中含有交流成分,这就产生了纹波。 纹波是一种复杂的杂波信号,它是围绕输出直流电压上下来回波动的周期性信号,但周理和振幅不是定值,随时间而变, 不同电源的纹波波形不一样。产生电源纹波的因素有许多,即使你用电池供电也会因负载的波动而产生波纹。

电源适配器纹波的测量

基本要求:使用示波器AC 耦合,20MHz 带宽限制,拔掉探头的地线

1,AC 耦合是去掉叠加的直流电压,得到准确的波形。

2,打开20MHz 带宽限制是防止高频噪声的干扰,防止测出错误的结果。因为高频成分幅值较大,测量的时候应除去。

3,拔掉示波器探头的接地夹,使用接地环测量,是为了减少干扰。很多部门没有接地环,如果误差允许也直接用探头的接地夹测量。但在判断是否合格时要考虑这个因素。

4,输入滤波器:其作用是将电网存在的杂波过滤,同时也阻碍本机产生的杂波反馈到公共电网。 

5,整流与滤波:将电网交流电源适配器直接整流为较平滑的直流电,以供下一级变换。

6,逆变:将整流后的直流电变为高频交流电,这是高频开关电源适配器的核心部分,频率越高,体积、重量与输出功率之比越小。

7,输出整流与滤波:根据负载需要,提供稳定可靠的直流电源适配器。

还有一点是要使用50Ω 终端。横河示波器的资料上介绍说,50Ω 模块是除去DC 成分,精确测量AC 成分。但是很少有示波器配这种专门的探头,大多数情况是使用标配100KΩ 到10MΩ 的探头测量,影响暂时不清楚。

上面是测量开关纹波时基本的注意事项。如果示波器探头不是直接接触输出点,应该用双绞线,或者50Ω 同轴电缆方式测量。

我们最终的目的是要把输出纹波降低到可以忍受的程度,达到这个目的最根本的解决方法就是要尽量避免纹波的产生,首先要清楚电源适配器纹波的种类和产生原因。





上图是电源适配器中最简单的拓扑结构-buck降压型电源适配器。

随着SWITCH的开关,电感L中的电流也是在输出电流的有效值上下波动的。所以在输出端也会出现一个与SWITCH同频率的纹波,一般所说的纹波就是指这个。它与输出电容的容量和ESR有关系。这个纹波的频率与电源适配器相同,为几十到几百KHz。

另外,SWITCH一般选用双极性晶体管或者MOSFET,不管是哪种,在其导通和截止的时候,都会有一个上升时间和下降时间。这时候在电路中就会出现一个与SWITCH上升下降时间的频率相同或者奇数倍频的噪声,一般为几十MHz。同样二极管D在反向恢复瞬间,其等效电路为电阻电容和电感的串联,会引起谐振,产生的噪声频率也为几十MHz。这两种噪声一般叫做高频噪声,幅值通常要比纹波大得多。

如果是电源适配器AC/DC变换器,除了上述两种纹波(噪声)以外,还有AC噪声,频率是输入AC电源适配器的频率,为50~60Hz左右。还有一种共模噪声,是由于很多电源适配器的功率器件使用外壳作为散热器,产生的等效电容导致的。

这部分纹波可通过以下方法进行抑制:
a、在调节器输出增加对地的补偿网络,调节器的补偿可抑制调节器自激引起的纹波增大。
b、合理选择闭环调节器的开环放大倍数和闭环调节器的参数,开环放大倍数过大有时会引起调节器的振荡或自激,使输出纹彼含量增加,过小的开环放大倍数使输出电压稳定性变差及纹波含量增加.所以调节器的开环放大倍数及闭环调节器的参数要合理选取,调试中要根据负载状况进行调节。
c、在反馈通道中不增加纯滞后滤波环节.使延时滞后降到最小.以增加闭环调节的快速性和及时性,对抑制输出电压纹波是有益的。


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