電源系統(tǒng)
Power system
芯片
電子產(chǎn)品認(rèn)識與測試
噪聲
來源
電源噪聲是電磁干擾的一種,其傳導(dǎo)噪聲的頻譜大致10kHz~30MHz最高可達(dá)150MHz。電源噪聲,特別是瞬態(tài)噪聲干擾,其上升速度快、持續(xù)時(shí)間短、電壓振幅度高、隨機(jī)性強(qiáng),對微機(jī)和數(shù)字電路易產(chǎn)生嚴(yán)重干擾。
電源是電子產(chǎn)品的心臟,給系統(tǒng)提供源源不斷的能量,但是總會受到各種影響。在這給大家羅列出噪聲的來
主要三個(gè)方面:
01
電源轉(zhuǎn)換芯片本身的輸出并不是恒定的,會有一定的波紋。這是由芯片自身決定的,一旦選好了電源芯片,對這部分噪聲工程師只能接受,無法控制。但是可以通過設(shè)計(jì)合適的外圍電路減小其對電路系統(tǒng)的影響。
02
電源芯片無法實(shí)時(shí)響應(yīng)負(fù)載對于電流需求的快速變化(這就是會產(chǎn)生噪聲)。電源芯片通過感知其輸出電壓的變化,調(diào)整其輸出電流,從而把輸出電壓調(diào)整回額定輸出值。多數(shù)常用的穩(wěn)壓源調(diào)整電壓的時(shí)間在毫秒到微秒量級(也有更小一些的)。因此,對于負(fù)載電流變化頻率在直流到幾百KHz甚至MHz之間時(shí),穩(wěn)壓源可以很好的做出調(diào)整,保持輸出電壓的穩(wěn)定。當(dāng)負(fù)載瞬態(tài)電流變化頻率超出這一范圍時(shí),穩(wěn)壓源的電壓輸出會出現(xiàn)跌落,從而產(chǎn)生電源噪聲。
03
穩(wěn)壓電源無法實(shí)時(shí)響應(yīng)負(fù)載對于電流需求的快速變化。穩(wěn)壓電源響應(yīng)的頻率一般在200Khz以內(nèi),能做正確的響應(yīng),超過了這個(gè)頻率則在電源的輸出短引腳處出現(xiàn)電壓跌落。
另外,引腳及焊盤本身也會有寄生電感存在,瞬態(tài)電流流經(jīng)此路徑必然產(chǎn)生壓降,因此負(fù)載芯片電源引腳處的電壓會隨著瞬態(tài)電流的變化而波動(dòng),這就是阻抗產(chǎn)生的電源噪聲。在電源路徑表現(xiàn)為負(fù)載芯片電源引腳處的電壓軌道塌陷,在地路徑表現(xiàn)為負(fù)載芯片地引腳處的電位和參考地電位不同。
地路徑和電源路徑類似,只不過電流路徑變成了地平面。完整平面的阻抗很低,但確實(shí)存在。如果不使用平面而使用引線,那么路徑上的阻抗會更高。
當(dāng)然,電源噪聲的來源還與熱、外界的干擾等也有關(guān)系。
解決電源噪聲的方法有哪些
1.增加濾波器是一種很常用的抑制方法
(1)輸入端加裝電源濾波器來降低干擾
(2)將共模噪聲濾波器安裝在電源輸出端。在輸出線上加裝磁環(huán),形成共軛電抗器,再加上安裝了一個(gè)高頻率的電容,它可以有效地抑制共模噪聲。增加輸出濾波電感和濾波電容的大小,可以抑制差模噪聲,并聯(lián)電容器的數(shù)量越多越好。
2.線路濾波器
電源如果受到外界的干擾如雷電沖擊、人為噪聲干擾時(shí)的誤動(dòng)作將對系統(tǒng)產(chǎn)生很大的干擾,如果在交流的輸入端接濾波器的話可以有效地減少這種干擾的產(chǎn)生,以及發(fā)生在開關(guān)電源內(nèi)部的噪聲不從輸入端泄漏出去。
3.接地措施
對電源進(jìn)行接地處理的目的是為了安全考慮,而對電源接地處理以后還能有效地處理電磁兼容問題。降低電磁的干擾一個(gè)良好的接地系統(tǒng)起著至關(guān)重要的作用。
4.其他措施
除了上述措施能夠有效地抑制電源的噪聲以外,我們還可以在元件安裝的位置和方向、系統(tǒng)電路的整體布局等方面著手降低開關(guān)電源的噪聲影響。