适当的布局和元件选择控制电源 EMI(3)
扫描二维码
随时随地手机看文章
对于一些需要尽可能低的输出噪声的应用,使用线性稳压器的效率不足是不可接受的。在这些情况下,后置线性稳压器的开关稳压器可能是合适的。后置稳压器可衰减开关稳压器产生的高频噪声,从而使噪声性能接近单独的线性稳压器。由于大多数电压转换发生在开关稳压器中,因此效率损失远小于单独线性稳压器的损失。
该方案还可以在输入和输出电压重叠的应用中替代反激式转换器和 SEPIC。升压转换器在输入小于输出时工作,而线性稳压器在输入大于输出时工作。一些 IC 结合了升压转换器和 LDO。
滤波器衰减共模噪声
根据定义,共模传导在输入或输出的两个连接上是同相的。通常,这种传导只会对具有接地路径的固定系统造成问题。在带有共模滤波器的典型离线电源中,共模噪声的主要来源是 MOSFET。MOSFET 通常是电路中的主要功耗元件,需要散热器。
对于 TO-220 器件,散热片连接到 MOSFET 漏极,在大多数情况下,散热片将电流传导到大地。即使 MOSFET 与散热器电气隔离,MOSFET 和接地之间仍存在一些电容,因为机箱必须接地以确保安全。当它打开和关闭时,快速变化的漏极电压驱动电流通过寄生电容 (CP 1 ) 到大地。由于交流线路对大地的阻抗很低,这些共模电流从交流输入流到大地。变压器还通过寄生电容(CP 2A 和 CP 2B ) 在其隔离的初级和次级绕组之间。因此,噪声可以传导到输出以及输入。
共模低通滤波器衰减了噪声源(电源)与输入或输出之间存在的共模传导噪声。我们或制造商通常将共模扼流圈(CML 1 和 CML 2 )缠绕在具有所示极性的单个磁芯上。负载电流和驱动电源的线电流都是差模电流;也就是说,在一条线路中流动的电流从另一条线路中流出。通过在一个磁芯上缠绕共模扼流圈,场会因差模电流而抵消,因此我们可以使用较小的磁芯,因为它存储的能量非常少。
许多为离线电源设计的共模扼流圈在绕组之间具有物理隔离。这种结构增加了差模电感,这也有助于降低传导差模噪声。因为磁芯连接两个绕组,差模电流和差模电感产生的磁场在空气中而不是在磁芯中。结果可能是辐射发射。
电源负载中产生的共模噪声可能会通过电源通过变压器中的寄生电容(CP 2A 和CP 2B )传导至交流线路。变压器中的法拉第屏蔽(初级和次级绕组之间的接地层)可以降低这种噪声。屏蔽层在初级和次级绕组到地之间形成电容器,这些电容器将共模电流分流到地,而不是让它们通过变压器。
电场
正如传导发射可以是电压或电流的形式一样,辐射发射可以是电场或磁场的形式。因为场存在于空间中而不是导体中,所以差模场和共模场之间没有区别。电场存在于两个电势之间的空间中,而磁场存在于流经空间的电流周围。这两个场都可以存在于电路中,因为电容器在电场和电感器中存储能量,而变压器在磁场中存储和耦合能量。
因为电场存在于具有不同电位的两个表面或体积之间,所以通过用接地屏蔽围绕设备来包含设备产生的电场噪声相对容易。这种屏蔽在 CRT、示波器、开关电源和其他具有波动高电压的设备的构造中是常见的做法。另一种常见的做法是在印刷电路板上使用接地层。电场与表面之间的电位差成正比,与它们之间的距离成反比。例如,它们存在于源和任何附近的地平面之间。因此,多层印刷电路板可以通过在电路或走线与任何大电位之间放置接地层来屏蔽电路或走线。
但是,当我们使用接地层时,我们应该小心高压线路上的电容负载。电容器将能量存储在电场中,因此将接地层放置在导体附近会在导体和地之间形成一个电容器。导体上的大 dV/dt 信号会导致大的传导电流接地,从而在控制辐射发射的同时降低传导发射。