減小開關(guān)電源噪聲的具體措施

迪龍科技（石家莊迪龍科技有限公司）在電源模塊、開關(guān)電源及車載電源領(lǐng)域有著20年的研發(fā)生產(chǎn)經(jīng)驗，技術(shù)實力雄厚。

主要產(chǎn)品有車載充電機（OBC）、DCDC轉(zhuǎn)換器、集成一體機、電源模塊、開關(guān)電源…等，可以滿足客戶定制化需求。

公司于2002年注冊成立，占地150多畝，完成了全自動化貼裝焊接工藝、全自動化檢測、老化等工藝，可滿足月量產(chǎn)10萬套的供貨能力。 迪龍集團以創(chuàng)新的研發(fā)技術(shù)、卓越的制造能力和完善的服務體系獲得客戶的高度認可和信賴。 旨在成為全球技術(shù)領(lǐng)先的車載電源設(shè)備及系統(tǒng)解決方案優(yōu)質(zhì)供應商。

今天，我們就結(jié)合迪龍科技公司相關(guān)技術(shù)資料，通過本文對開關(guān)電源的差模噪聲和共模噪聲產(chǎn)生的原因，以及噪聲流出模板的路徑進行分析。

并針對性提出減小開關(guān)電源噪聲的具體措施，供大家參考。

01

噪聲源

噪聲源是指造成電源模塊EMI的源頭。

注釋：EMI即電磁干擾，分為傳導電磁干擾（Conducted EMI）和輻射電磁干擾（Radiated EMI）。

開關(guān)電源產(chǎn)品中主要有DCDC開關(guān)管、PFC開關(guān)管、輔助電源開關(guān)管以及一些功率磁性元件和單片機晶振（主要影響引出的信號線）。

根據(jù)以往的經(jīng)驗，厲害的噪聲一般來自DCDC副邊的整流和續(xù)流二極管。

噪聲的流動在電源模塊內(nèi)部與外部都是系統(tǒng)的，需要綜合原副邊、各個隔離的單元電路和周圍環(huán)境等進行綜合分析。

分析噪聲的流動不能僅僅把目光集中在片面的小范圍內(nèi)，要從系統(tǒng)的角度全面分析。

02

噪聲分類

噪聲通常分為差模噪聲和共模噪聲，具體如下。

差模噪聲源

差模噪聲主要是由較大的di/dt造成的，如大電流開關(guān)回路大電流快速切換時、橋式整流電路充電截止時等。

大電流切換往往伴隨較大的電壓尖峰，該電壓尖峰是差模噪聲大小的直接表現(xiàn)形式，電壓尖峰越大則差模噪聲越大。

減小差模噪聲的主要方向

減小引線和走線的寄生電感，以減小大電流切換時的感應噪聲電壓；

減慢開關(guān)管切換的速度；

在合適的位置加上去耦電容，如一段走線的兩側(cè)。

共模噪聲源

共模噪聲主要是由較大的dv/dt形成的，由于工作信號的銅皮不可避免的與保護地（如機殼或者一塊銅皮）存在分布電容。

當工作信號的一塊面積（銅皮或器件體等）存在較大的電壓波動時，就會在保護地上感應出相同頻率的電流，從而形成共模噪聲。

減小共模噪聲的主要方向

減小分布電容，減小面積或者增大距離；

減慢開關(guān)的速度，減小dv/dt；

03

差模與共模噪聲的相互轉(zhuǎn)換

在一定條件下差模噪聲和共模噪聲會互相轉(zhuǎn)換。

共模濾波回路的阻抗不對稱（Y電容不對稱或者兩根功率線上的感抗不相同）將會使共模噪聲轉(zhuǎn)換成差模噪聲；

差模濾波回路相對的不平衡也會導致差模噪聲轉(zhuǎn)換成共模噪聲。

因此，在原理圖設(shè)計和PCB設(shè)計時就應該盡可能保持濾波回路的對稱性。

尤其是輸入、輸出濾波器的對稱性，以避免各種噪聲互相轉(zhuǎn)換，盡量使噪聲簡單、單一。

04

開關(guān)電源主要噪聲源

不管是傳導還是輻射，EMI均主要來自dv/dt（尖峰）或di/dt（尖峰或諧振峰）的V/ns或A/ns的地方，而不只是開關(guān)頻率的dv/dt或di/dt。

電壓尖峰必然伴隨電流尖峰，電流尖峰也必然伴隨電壓尖峰，共模噪聲往往和差模噪聲同時產(chǎn)生。

開關(guān)電源的主要噪聲源有PFC開關(guān)管、PFC二極管、DCDC開關(guān)管、DCDC二極管、功率磁性元件等。

厲害的噪聲一般都來自DCDC的整流或續(xù)流二極管。

05

開關(guān)電源噪聲流出模板的路徑

傳導噪聲

傳導噪聲流出模塊的路徑主要有以下幾種，按照危害大小從小到大列舉。

噪聲源直接通過走線和器件流出；

噪聲經(jīng)過多次耦合或轉(zhuǎn)換從輸入濾波器內(nèi)側(cè)流出；

保護地線連接不好，產(chǎn)生的噪聲，這在電源系統(tǒng)中危害較大；

噪聲直接耦合到傳導測試端口并流出模塊；

如輸入與輸出相距太近產(chǎn)生耦合構(gòu)成回路造成EMI較大。

再如功率磁性元件距離端口太近造成EMI較大，這種情況一旦發(fā)生則很難解決，因此要特別注意。

輻射噪聲

輻射噪聲流出模塊的路徑主要有以下幾種，按照危害大小從小到大列舉。

噪聲形成場并通過不完善的屏蔽泄漏出模塊；

噪聲形成場耦合到模塊的各個端口并從模塊引出線輻射出去；

噪聲源經(jīng)過走線和器件傳到模塊的各個引出線上并從引出線出去。

輻射測試中模塊的引出線是開關(guān)電源模塊造成輻射的主要原因。

我們在設(shè)計時應該盡可能地減少模塊的引出線，必須引出的，能短則短。

審核編輯 ：李倩