干货|下降电源纹波噪声的办法与实例

  浏览量2024-01-06 作者: 轨道交通

  在运用电源模块常见的问题中,下降负载端的纹波噪声是大多数用户都关怀的。下文结合纹波噪声的波形、测验办法,从电源规划及外围电路的方面动身,论述几种大大下降输出纹波噪声的办法。

  关于中小微功率模块电源的纹波噪声测验,业界主要是选用平行线测验法和靠接法两种。其间,平行线测验法用于引脚间隔相对较大的产品,靠测法用于模块引脚间隔小的产品。但不管用平行线测验法仍是靠测法,都需求约束示波器的带宽为20MHz。

  注2:两平行铜箔带之间的间隔为2.5mm,两平行铜箔带的电压降之和应小于输出电压的2%。

  测验纹波噪声需求把地线夹去掉,主要是因为示波器的地线夹会吸收各种高频噪声,不能实在反映电源的输出纹波噪声,影响丈量成果。下面的图3和图4别离展现了对同一个产品,运用地线夹及取下地线夹测验的巨大差异。

  输出滤波电容的容值、ESR对模块输出的纹波噪声也有直接影响。比照同一个产品在外围是否添加电容对纹波噪声影响。不加外接电容时,测验输出的纹波噪声,如图5所示,约为100mV。相同的输入、负载条件下,电源的输出端加226的MLCC,实测电源输出的纹波噪声降到不到40mV。

  实践运用时,电容除容量、ESR外,主张负载端的电容在回到电源之前,先聚集到输出电容,通过电容滤波后,再回到电源,然后大大下降纹波噪声对电路的影响。

  电感的感量及寄生电容对纹波噪声的影响相同显着。一般地,感量大时对纹波抑制作用显着,寄生电容小的电感对噪声限制作用好。以对纹波抑制为例,测验对电源输出纹波的影响,咱们先人为的把产品内部的滤波电感短路,只用电容滤波,测得纹波噪声如图7所示,纹波峰峰值约50mV。

  下一步,在电源外部添加一个LC电路,在相同输入、负载条件下,重测纹波噪声图,如图8所示,纹波已挨近直线,十分小。

  前面介绍了纹波是与开关电源的作业频率相关,可是还有别的一种震动是与负载的作业频率相关的,如图9所示。

  DC-DC电源模块给MCU、晶振、WiFi模块、4G/5G模块等电路一起供电,WIFI模块会持续周期性的扫描,扫描敞开时,电源模块电流会添加,使得模块输出电压瞬间会有一个下降;同理扫描关断时,模块输出电压会上升骤变。

  这种模块输出电压的骤变,并不是产品自身的纹波噪声,而是因为负载电流的骤变,释放了电容电压。减小这类纹波的最好办法,是在负载前端添加π滤波器或大电容。

  在4G/5G模块正常作业时会有2~3A的瞬态负载电流,能够在4G/5G模块前端添加大电容减小供电电压的纹波。

  以上简单从纹波噪声的图例、测验办法开端,描绘从电源规划、外部电路运用动身,结合实测比较几种下降纹波噪声的办法。实践的工程运用中还需考虑电容、电感的负载效应、自激影响等,需再做深究。

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