1.輸入傳導(dǎo)噪聲抑制
傳導(dǎo)噪聲是由流經(jīng)輸入電壓源及電源之間的交流電流產(chǎn)生的。它包括共模噪聲和差模噪聲。Vicor零電流開關(guān)變換器比普通的PWM變換器的傳導(dǎo)噪聲低20~40dB.但是,如果要求達到專門的EMI/RFI規(guī)范(如FCC或VDE等)時,還必須加入濾波器。
因為諧振模塊的噪聲只有固定頻率變換器模塊的1/10~1/100,因此,按模塊使用要求加入濾波器,可以產(chǎn)生更好的濾波效果。
1)共模傳導(dǎo)噪聲抑制
共模傳導(dǎo)噪聲是由加于模塊正、負輸入端上同相位電流分量產(chǎn)生的。該電流從變換器流出,經(jīng)輸入電源線流入直流電源,然后又經(jīng)接地的模塊基板或輸出線返回到變換器。該電流可能產(chǎn)生一個面積很大的磁通閉合環(huán)路。如果不采取有效的措施,就會產(chǎn)生輻射磁場。共模噪聲與變換器主開關(guān)元件的電壓變化率du/dt及變換器輸入和輸出間的有效電容有關(guān)。
減小共模傳導(dǎo)噪聲的最有效方法是在正、負輸入端引線到模塊基板之間接入“Y”型電容(如圖1一1所示。同時,為了減小寄生電感,引線應(yīng)當(dāng)盡可能短一些。為了滿足FCC/VDE A或B級的要求,模塊輸入端還應(yīng)加入共模電感(L1),如圖1-2所示。圖中,C1=100μF,C2=4700pF,C3=0.01μF,C4 = 2. 2μF, LI = 3mH。
圖1-1不加濾波電感的傳導(dǎo)輸入噪聲抑制電路
圖1-2裝有共模電感的傳導(dǎo)輸入噪聲抑制電路
兩只或多只模塊由同一輸入電源供電時,對濾波器沒有特殊的要求。所需濾波器的特性與單模塊濾波器完全相同。但是由于輸入電流增加,應(yīng)該加粗濾波電感的導(dǎo)線直徑。兩只模塊由同一輸人電源供電時,輸入傳導(dǎo)噪聲抑制電路如圖1-3所示。圖中CI=47μF, C2 = 4700pF, C3-0. 01μF, C4 = 2. 2μF, L1 =3mH, L2 = 20μH。使用多只模塊時,可以獨立使用或共用一個共模濾波器。但當(dāng)模塊的Gate In腳互連或Gate In腳和Gate Out腳互聯(lián)時,為了實現(xiàn)多只模塊的共同邏輯控制,各只驅(qū)動器模塊的Gate In腳需接在一起,共模濾波器只能加到一只模塊的輸入端。
2)差模傳導(dǎo)噪聲抑制
模塊輸入端的差模傳導(dǎo)噪聲是由與每個輸人端電流方向或相位相反的電流分量產(chǎn)生的。帶有差模濾波電感的傳導(dǎo)噪聲抑制電路如圖1-4所示。圖中,C1=100μF, C2-4700pF, C3=0. 0IμF, C4 = 2. 2μF, L1=20μH,L2 =20μH。
圖1-3多只模塊由同一輸入電源供電時,抑制傳導(dǎo)噪聲的電路
應(yīng)當(dāng)說明,所有Vicor變換器內(nèi)都裝有差模LC濾波器,模塊只需外接一個容量較小的電容器C1(最小容量為400μF),便可抑制差模傳導(dǎo)噪聲。為了減小磁通環(huán)路的截面積,外接電容應(yīng)當(dāng)盡量靠近模塊。
應(yīng)用中,應(yīng)當(dāng)盡量減小電源和明之間差模電流產(chǎn)生的磁通環(huán)路的截面積。在兩條輸入線中,差模輸入電流的相位相反,所以采用絞合輸入線可以抵消差模噪聲。如果,PCB板背面的布線正好在另一條線的上面,可減小輻射噪聲。差模電感可供一個或多個模塊共用。小輻射噪聲。差模電感可供一個或多個模塊共用。
圖1-4帶差模濾波電感的傳導(dǎo)噪聲抑制電路
2.輻射噪聲抑制
輻射噪聲可能是電場輻射噪聲,也可能是磁場輻射噪聲。磁場輻射噪聲是由過高電流變化率di/dt引起的,通常應(yīng)根據(jù)FCC、VDE或MIL-STD-461(美國軍用標(biāo)準(zhǔn)=461)測試。Vicor變換器采用零流開關(guān)技術(shù),電流變化率di/dt很小,因此,磁場輻射噪聲比零電流開關(guān)的脈寬調(diào)制變換器的輻射噪聲低得多。電場輻射噪聲(由電壓變化率du/dt引起)是一種"近場"噪聲,也就是說,該噪聲隨著離開嗓聲源距離的增加而迅速衰減,因此,電場輻射噪聲通常對輻射噪聲的測試沒有影響。
正確布置印制電路板上的各種元件,可以減弱輻射噪聲。此外,為了減小磁通環(huán)路的截面積,所有流過交流電流的導(dǎo)線都應(yīng)盡可能短,并且最好采用雙絞線或屏蔽線,還應(yīng)當(dāng)考慮電容耦合的影響。模塊印刷電路板的背面不能放置無屏蔽的濾波器,否則,傳導(dǎo)噪聲將沿著濾波器傳輸。輸入輸出引線不能扎在一起,否則它們將相互影響。應(yīng)當(dāng)特別指出,使用Vicor模塊不需采取特殊的輻射噪聲預(yù)防措施,只需進行適當(dāng)?shù)脑O(shè)計。
3.差模輸出噪聲抑制
為了抑制VicorDC-DC變換器模塊的差模輸出噪聲,可在模塊的兩輸出端之間接入濾波電容器,如圖1-5所示,圖中,各外接元件的參數(shù) 為:C1=100μF,C2=4700μF,C3=0.01μF,C4=270μF。應(yīng)當(dāng)說明,電容C4應(yīng)選用等效串聯(lián)電阻較小的電容器,最好選用鉭電容。
為了進一步減小輸出噪聲,輸出端還可以加入濾波電感,如圖1-6所示。
圖1-5外加輸出濾波電容器的差模輸出模聲抑制電路
圖1-6外接濾波電感和濾波電容的輸出噪聲抑制電路
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原文標(biāo)題:DC_DC模塊電源噪聲抑制電路原理和設(shè)計
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