开关电源中发生噪声
首先,我们使用同步降压DC / DC转换器的等效电路来确认开关电流路径。
我们标记高侧开关SW1和低侧开关SW2,当SW1为ON(且SW2为OFF)时,电流路径从输入电容流向SW1,并在到达输出电容之前通过电感L. 当SW2为ON(且SW1为OFF)时,电流路径从SW2通过L流向输出电容。
在下图中,每次打开/关闭开关时,由红线表示的路径中的电流(上述两条路径之间的差异)会突然改变,由于该环路中的电流变化很大,因此PCB布线的电感会在环路中发生高频振铃。
下面我们指出振铃与构成电源电路的外部元件和安装板的寄生元件之间的关系。
电路突然变化的环路中的寄生元件在上图中以红色显示,在任何布线中都存在布线电感,并且通常每毫米布线的电感约为1nH,此外,等效串联电感ELS存在于电容器中,并且寄生电容存在于MOSFET的端子之间。
由于这些组件,在交换节点处发生频率在100MHz和300MHz之间的振铃,如红色框中所示,可以使用两个等式计算出现的电流和电压。
这种振铃作为高频开关噪声发挥各种效果,当然可以采取措施解决这个问题,但是安装板上的寄生元件不能通过电源IC全部消除,因此PCB布线布局和去耦电容都需要创新。
差模噪声和共模噪声的解释这里和串扰详细讨论这里,共模滤波器将在以后的章节中介绍。
值得注意的关键点:
1、在切换期间突然接通和断开电流的回路中,由于寄生成分而发生高频振铃(切换噪声)。
2、通过优化PCB布线和其他措施可以降低这种开关噪声,但是剩余的噪声作为共模噪声传导到输入电源,因此需要采取防止泄漏的措施。
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