減小電源適配器輸出紋波的方法

在應(yīng)用電源模塊常見的問題中，降低負(fù)載端的紋波噪聲是大多數(shù)用戶都關(guān)心的。那么模塊的紋波噪聲該如何降低？為了使輸出紋波在一個(gè)合理的范圍內(nèi),務(wù)必在整個(gè)電氣與機(jī)械設(shè)計(jì)過程中注意噪聲減少技術(shù)的應(yīng)用。高頻高壓器件與接地平面之間應(yīng)該用到靜電屏蔽、隔離等。另外為了減少導(dǎo)通模式的噪聲要求,一定要保證控制器穩(wěn)定、可靠,輸出端還要采用低通濾波器和輸出共摸濾波器。

調(diào)節(jié)閉環(huán)負(fù)反饋減小翰出紋波

直流電源輸出上疊加的與電源開關(guān)頻率同頻的波動為紋波，高頻雜音為噪聲。頻率較低且有規(guī)律的波動為紋波，尖峰部分為噪聲。為了使系統(tǒng)穩(wěn)定,電源適配器需要采用閉環(huán)負(fù)反饋。帶負(fù)反饋的典型正激式變換器。所有脈寬調(diào)制芯片都包括必須的誤差放大器和PWM功能。芯片也提供許多其他功能,但是,為了芹清穩(wěn)定性問題,只需要考慮誤差放大器和脈寬調(diào)制器。

根據(jù)控制理論,對緩變或直流輸出電壓U,只有接成負(fù)反饋,閉環(huán)才可能穩(wěn)定在圖711中,輸入電壓或負(fù)載變化引起的U的微小緩變通過R1、R2采樣,送入誤差放大器EA的反相輸入端,并與EA同相輸入端的參考電壓Uκ.進(jìn)行比較。這將引起EA輸出直流電壓Ue的一個(gè)微小變化,Uea被送入脈寬調(diào)制器的A輸人端,與PWM發(fā)生器B輸入端的鋸齒波U:(0~3V)進(jìn)行比較,產(chǎn)生一個(gè)矩形脈沖,其寬度T(灬等于從t0到時(shí)間,t為鋸齒波開始的時(shí)刻,為鋸齒波交越U的時(shí)刻。該脈沖確定了控制芯片輸出品體管的導(dǎo)通時(shí)閭,也就確定了功率品體管的導(dǎo)通時(shí)間。

輸人電壓U的個(gè)緩慢增加將引起Usr的一個(gè)緩慢增加,進(jìn)而引起U的一個(gè)緩慢增NSTON加。U的增加引起Us的增加,進(jìn)而引起U的減小。從圖可以看到,Ua的減小將使l1時(shí)刻點(diǎn)提前。因?yàn)門O等于鋸齒波開始時(shí)刻l0~t1的時(shí)間這將導(dǎo)致To減小,后面U將回到原來的值。類似,U的減小將引起TO的增加,以保持U恒定。

功率晶體管的驅(qū)動通過一個(gè)電流放大基極驅(qū)器來實(shí)現(xiàn),驅(qū)動器電流取自芯片輸出晶體管的發(fā)射極或集電極。但是不管取自何處,必須保證正確的反饋極性,以使U的增加導(dǎo)致Ton減小。
大多數(shù)PWM芯片的輸出晶體管在t到t期間處于導(dǎo)通狀態(tài)。使用這種芯片,Us輸入EA的反相輸入端,對于NPN功率晶體管,其基極(或 MOSFET的門極)驅(qū)動取自芯片輸出晶體管的發(fā)射極。

有些PWM芯片(例如TI494系列),輸出晶體管從鋸齒波U交越Uea的時(shí)刻t到鋸齒波結(jié)束的時(shí)刻t期閭處于導(dǎo)通狀態(tài)。使用這種芯片,如果芯片輸出品體管導(dǎo)通時(shí)NPN功率品體管導(dǎo)通(驅(qū)動取自芯片輸出晶體管的發(fā)射極),這將導(dǎo)致U減小時(shí),功率晶體管導(dǎo)通時(shí)間減小。這樣,就成了正反饋,而不是負(fù)反饋。

所以,使用TI494、SA1525、UC系列芯片時(shí),Us輸入EA的同相輸人端。這樣,U的增加導(dǎo)致輸出晶體管導(dǎo)通時(shí)間減小,功率晶體管的驅(qū)動取自芯片輸出晶體管的發(fā)射極。

這樣,所示電路在低頻時(shí)屬于負(fù)反饋,是穩(wěn)定的。但是,在反饋環(huán)路中存在噪聲電壓哦暫態(tài)電壓,它們具有正弦傅里葉分量的連續(xù)頻譜。所有這些傅里葉分量都會在L和C構(gòu)成的輸出濾波器、誤差放大器以及Ue到Us的PWM過程中產(chǎn)生增益和相移。如果某一個(gè)傅隼葉分量的增益和相移引起正反饋而不是負(fù)反饋,則將會導(dǎo)致振澇。為了降低傅里葉分量的增益和相移引起正反饋,電路中常增加跟隨器和有源濾波器,保證系統(tǒng)工作可靠、穩(wěn)定,減小輸出噪聲紋波。

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| 發(fā)布時(shí)間：2019.08.08 來源：電源適配器廠家

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