开关电源噪声的应对方法

EMC-6---开关电源噪声的应对

引言：上一节简述了如何从根本上降低DC-DC的开关噪声，即振铃，本节简述从另一角度消解DC-DC的噪声的几种方法（上节的方式可以理解为前级静噪手段，本节则是后级静噪手段，即电源输出端）。

1.后级解决噪声的步骤

后级处理噪声的三种理念，一种是传导，即提前将噪声传导到GND，一种是衰减，即将噪声转换为另一种形式的能量抵消掉，一种是反射，比如LC滤波器等等将噪声信号反射回电源，解决产生的噪声一般分为如下四步：

1：确认开关频率、上升/下降时间、过冲/下冲幅度、振铃的频率成分（需要选择相对应的对策元器件，不然很难有明显的效果）。

2：确认所产生的开关噪声是从什么路径传导到一次侧或二次侧的（噪声对策需要在噪声的传导路径上实施，忽略了一处传导路径也无法完成改善）。

3：在增加对策部件之前考虑强化GND（为降低环路阻抗而强化GND和为提升滤波器的效果而强化GND）。

4：考虑增加部件，例如分立滤波器来衰减，旁路电容进行旁路，片式磁珠来吸收等。

图6-1：常见噪声来源和应对方式

图6-1中总结了针对常见噪声（例如差模噪声、共模噪声和串扰）的基本对策。要想降低差模噪声（紫色），可在电路板上缩小大电流路径的环路面积，并增加最优解耦和输入滤波器，尽可能地抑制噪声的发生源--差模噪声是非常重要的，这也关系到降低共模噪声。

而降低共模噪声（红色）的方法有缩短布线，抑制串扰，还有切断共模路径（增加阻抗）。图中显示的增加滤波器、解耦和隔离共模路径（共模滤波器），后续会详细介绍。

小结：

1：要想降低差模噪声，可在电路板上缩小大电流路径的环路面积，并增加最优解耦和输入滤波器。

2：尽可能地抑制噪声的发生源—差模噪声是非常重要的，也关系到降低共模噪声。

3：要想降低共模噪声，可缩短布线，抑制串扰，切断（滤波）共模路径。

2.共模滤波器

如图6-2所示，开关电源的输入滤波器是针对共模噪声和差模噪声，分别采用适合不同噪声特性的滤波器。

图6-2：典型的电源输入滤波器

对于共模噪声的对策是使用共模滤波器（共模扼流圈），共模滤波器可以分电源线路用和信号线路用两种。在开关电源的输入端一般使用电源线路用的共模滤波器，通过提高共模电流路径的阻抗来切断共模噪声传输路径。

3.差模滤波器

差模滤波器是采用电容器、电感、铁氧体磁珠和电阻等组成的分立式无源滤波器，图6-2中是使用LC组成的的型滤波器。各部件对噪声具有如下作用：

1：电容器--->将噪声电流旁路入地。

2：电感--->反射噪声电流。

3：铁氧体磁珠--->将噪声电流的低频信号通过电感成分反射、高频信号通过电阻成分转变为热。

4：电阻--->将噪声电流转变为热。

小结：

1：开关电源的输入滤波器，需要针对共模噪声和差模噪声分别采用不同的处理。

2：对差模噪声使用由电容器、电感、磁珠、电阻等部件组成的滤波器。

3：对共模噪声使用共模滤波器。