该如何降低开关电源中的噪声
该如何降低开关电源中的噪声
开关电源电路结构与降噪原理
该开关电源的设计目标是稳定20 v输出，输出电流0～2 a可变，用于音响系统。为了突出降低电磁噪声的处理技术，简化电路，用单片开关电源芯片top224y进行设计。top224y内部已包含了pwm调制所需的所有电路以及激励管输出，由它激励变压器，开关频率为100 khz，内部mos激励管的耐压为700 v，输出功率小于45 w。电路如图1所示，该电路可以获得更大的输出功率，只需更改部分器件。图1中左边的电路r1，l1，d1，c1至c7是常规的共模滤波和整流电路，获取约300 v的直流电压供dc-dc变换电路使用;右边电路l5，c11等是普通的lc滤波电路;ic2，d8，r9，r10组成电压反馈电路，形成闭环结构，稳定电源输出电压;中间部分是dc-dc变换器，降噪声的关键是对这一部分的电路进行适当处理。
图1：低噪声开关电源原理图
对于中间部分电路而言，top224y作为pwm控制、激励，都是常规处理。控制端c的工作电压取自变压器的反激励电压，其中d3是整流管，d4是发光二极管，用作指导灯。c端的反馈信号来自ic2的输出。芯片的漏极输出端d连接变压器和r1，d2，其中r1是半导体压敏电阻，与d2一起组成芯片限压保护电路，防止芯片因过压而击穿。该项电路的激励方式采用以正激励为主的正、反混合激励式，变压器有4个绕组，其中2个是基本相似的输出绕组n3，n4，它的同名端关系如图2所示。
图2：电路续流的路径
dc-dc变换后的整流管使用了三只：d5，d6和d7，没有独立设置续流二极管，不同于其他电源电路。d5为续流而设置的复用二极管，d6和是正激励脉冲整流二极管，d7是反激励电压整流二极管。l4是dc-dc变换后的*级滤波电感。在正激励期间，变压器输出绕组n3经d6，l4输出电流，*级滤波电感l4中电流i4增大，同时，变压器自身利益的激励磁电流i1也在增大。
当正激励结束马上就进入反激励阶段，滤波电感l4中电流i4将从原值逐步减小。而变压器中也会保持励磁电流，但它是多绕组结构，励磁电流可以出现在任意一个绕组中，各电流方向以维持原磁场方向为准。如果控制当时的滤波电感电流i4>n1i1/n4，可以将变压器磁芯中的励磁电流全部转移至n4绕组。也就是电流i4流经变压器输出绕组n4，除了维持变压器磁芯磁场，尚有多余，其余量在n4与n3中按匝数比分配。此时，二极管d5马上导通，二极管d6继续导通，而二极管d7仍然截止。变压器绕组无感生电压，不放释放磁场能。随着滤波电感储能的释放，电流i4逐步减小，直至i4=n1i1/n4时，d6进入截止状态。可见d6没有被除数强迫截止，处理得当，可以消除其关断噪声。接着，变压器开始产生反激励电动势而释放储能，二极管d7开始导通，变压器的反激励电压被限制。直到变压器储能释放尽，等待下一个周期的激励。
按照这一方法处理，可以消除整流二极管d6的硬关断噪声，但变压器漏感造成的芯片激励管的硬关断噪声仍然存在，这里的辅助绕组可以起到一定的吸收作用。对于整流二极管的硬开通噪声，仍采用rc电路吸收能量，降低噪声，如图1中的r7，c10电路。
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图1：低噪声开关电源原理图
对于中间部分电路而言，top224y作为pwm控制、激励，都是常规处理。控制端c的工作电压取自变压器的反激励电压，其中d3是整流管，d4是发光二极管，用作指导灯。c端的反馈信号来自ic2的输出。芯片的漏极输出端d连接变压器和r1，d2，其中r1是半导体压敏电阻，与d2一起组成芯片限压保护电路，防止芯片因过压而击穿。该项电路的激励方式采用以正激励为主的正、反混合激励式，变压器有4个绕组，其中2个是基本相似的输出绕组n3，n4，它的同名端关系如图2所示。
图2：电路续流的路径
dc-dc变换后的整流管使用了三只：d5，d6和d7，没有独立设置续流二极管，不同于其他电源电路。d5为续流而设置的复用二极管，d6和是正激励脉冲整流二极管，d7是反激励电压整流二极管。l4是dc-dc变换后的*级滤波电感。在正激励期间，变压器输出绕组n3经d6，l4输出电流，*级滤波电感l4中电流i4增大，同时，变压器自身利益的激励磁电流i1也在增大。
当正激励结束马上就进入反激励阶段，滤波电感l4中电流i4将从原值逐步减小。而变压器中也会保持励磁电流，但它是多绕组结构，励磁电流可以出现在任意一个绕组中，各电流方向以维持原磁场方向为准。如果控制当时的滤波电感电流i4>n1i1/n4，可以将变压器磁芯中的励磁电流全部转移至n4绕组。也就是电流i4流经变压器输出绕组n4，除了维持变压器磁芯磁场，尚有多余，其余量在n4与n3中按匝数比分配。此时，二极管d5马上导通，二极管d6继续导通，而二极管d7仍然截止。变压器绕组无感生电压，不放释放磁场能。随着滤波电感储能的释放，电流i4逐步减小，直至i4=n1i1/n4时，d6进入截止状态。可见d6没有被除数强迫截止，处理得当，可以消除其关断噪声。接着，变压器开始产生反激励电动势而释放储能，二极管d7开始导通，变压器的反激励电压被限制。直到变压器储能释放尽，等待下一个周期的激励。
按照这一方法处理，可以消除整流二极管d6的硬关断噪声，但变压器漏感造成的芯片激励管的硬关断噪声仍然存在，这里的辅助绕组可以起到一定的吸收作用。对于整流二极管的硬开通噪声，仍采用rc电路吸收能量，降低噪声，如图1中的r7，c10电路。
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