Как решить шум импульсного источника питания
Отключение питания, небольшой размер, низкая стоимость и высокая эффективность делают его отличным выбором.
Однако его самым большим недостатком является высокий выходной шум из-за высоких переходных процессов переключения. Именно этот недостаток не позволяет использовать их в высокопроизводительных аналоговых схемах, питающихся в основном от линейных стабилизаторов.
Однако было доказано, что во многих приложениях импульсный преобразователь с надлежащим фильтром может заменить линейный стабилизатор для создания источника питания с низким уровнем шума.
Следовательно, необходимо разработать оптимизированный и демпфированный многокаскадный фильтр для устранения выходного шума импульсного преобразователя мощности.
В примере схемы в этой статье будет использоваться повышающий преобразователь, но результаты могут быть непосредственно применены к любому преобразователю постоянного тока. На рис. 1 показаны основные формы сигналов повышающего преобразователя в режиме постоянного тока (CCM).
Рис. 1. Основные формы сигналов напряжения и тока повышающего преобразователя
Выходной фильтр важен для повышающей топологии или любой другой топологии с режимом прерывистого тока из-за быстрого нарастания и спада тока в ключе B. Это приводит к паразитной индуктивности в ключах возбуждения, компоновке и выходных конденсаторах. В результате в реальных условиях форма выходного сигнала больше похожа на рис. 2, чем на рис. 1, даже при хорошей компоновке и керамических выходных конденсаторах.
2. Типичные измеренные формы сигналов повышающего преобразователя в DCM
Пульсации переключения (частота переключения) из-за изменения заряда конденсатора очень малы по сравнению с незатухающим звоном выходного ключа, далее именуемым выходным шумом. Как правило, этот выходной шум находится в диапазоне от 10 МГц до более 100 МГц, что значительно превышает собственную резонансную частоту большинства керамических выходных конденсаторов. Следовательно, добавление дополнительной емкости не сильно влияет на ослабление шума.
Существует также много типов фильтров, подходящих для фильтрации этого вывода. Мы объясним каждый фильтр и шаг за шагом дадим дизайн.
Формулы в этой статье не являются строгими, и сделаны некоторые разумные предположения, чтобы в определенной степени упростить эти формулы. Некоторые итерации по-прежнему необходимы, так как каждый компонент влияет на значения других компонентов.
Инструмент проектирования ADIsimPower позволяет избежать этой проблемы, используя формулу линеаризации для значений компонентов (таких как стоимость или размер) для оптимизации перед фактическим выбором компонентов, а затем оптимизируя выходные данные после выбора фактических компонентов из базы данных, содержащей тысячи устройств. Но этот уровень сложности не нужен, когда вы начинаете с дизайна. Используя предоставленные расчеты, используя симулятор SIMPLIS, такой как бесплатный ADIsimPE™, или потратив некоторое время на лабораторный стол, вы можете получить удовлетворительный проект с минимальными усилиями.
