電源系統(tǒng)

Power system

芯片

電子產(chǎn)品認識與測試

噪聲

來源

電源噪聲是電磁干擾的一種，其傳導(dǎo)噪聲的頻譜大致10kHz~30MHz最高可達150MHz。電源噪聲，特別是瞬態(tài)噪聲干擾，其上升速度快、持續(xù)時間短、電壓振幅度高、隨機性強，對微機和數(shù)字電路易產(chǎn)生嚴重干擾。

電源是電子產(chǎn)品的心臟，給系統(tǒng)提供源源不斷的能量，但是總會受到各種影響。在這給大家羅列出噪聲的來

主要三個方面：

01

電源轉(zhuǎn)換芯片本身的輸出并不是恒定的，會有一定的波紋。這是由芯片自身決定的，一旦選好了電源芯片，對這部分噪聲工程師只能接受，無法控制。但是可以通過設(shè)計合適的外圍電路減小其對電路系統(tǒng)的影響。

02

電源芯片無法實時響應(yīng)負載對于電流需求的快速變化（這就是會產(chǎn)生噪聲）。電源芯片通過感知其輸出電壓的變化，調(diào)整其輸出電流，從而把輸出電壓調(diào)整回額定輸出值。多數(shù)常用的穩(wěn)壓源調(diào)整電壓的時間在毫秒到微秒量級(也有更小一些的)。因此，對于負載電流變化頻率在直流到幾百KHz甚至MHz之間時，穩(wěn)壓源可以很好的做出調(diào)整，保持輸出電壓的穩(wěn)定。當(dāng)負載瞬態(tài)電流變化頻率超出這一范圍時，穩(wěn)壓源的電壓輸出會出現(xiàn)跌落，從而產(chǎn)生電源噪聲。

03

穩(wěn)壓電源無法實時響應(yīng)負載對于電流需求的快速變化。穩(wěn)壓電源響應(yīng)的頻率一般在200Khz以內(nèi)，能做正確的響應(yīng)，超過了這個頻率則在電源的輸出短引腳處出現(xiàn)電壓跌落。
另外，引腳及焊盤本身也會有寄生電感存在，瞬態(tài)電流流經(jīng)此路徑必然產(chǎn)生壓降，因此負載芯片電源引腳處的電壓會隨著瞬態(tài)電流的變化而波動，這就是阻抗產(chǎn)生的電源噪聲。在電源路徑表現(xiàn)為負載芯片電源引腳處的電壓軌道塌陷，在地路徑表現(xiàn)為負載芯片地引腳處的電位和參考地電位不同。
地路徑和電源路徑類似，只不過電流路徑變成了地平面。完整平面的阻抗很低，但確實存在。如果不使用平面而使用引線，那么路徑上的阻抗會更高。

當(dāng)然，電源噪聲的來源還與熱、外界的干擾等也有關(guān)系。

解決電源噪聲的方法有哪些

1.增加濾波器是一種很常用的抑制方法

(1)輸入端加裝電源濾波器來降低干擾

(2)將共模噪聲濾波器安裝在電源輸出端。在輸出線上加裝磁環(huán)，形成共軛電抗器，再加上安裝了一個高頻率的電容，它可以有效地抑制共模噪聲。增加輸出濾波電感和濾波電容的大小，可以抑制差模噪聲，并聯(lián)電容器的數(shù)量越多越好。

2.線路濾波器

電源如果受到外界的干擾如雷電沖擊、人為噪聲干擾時的誤動作將對系統(tǒng)產(chǎn)生很大的干擾，如果在交流的輸入端接濾波器的話可以有效地減少這種干擾的產(chǎn)生，以及發(fā)生在開關(guān)電源內(nèi)部的噪聲不從輸入端泄漏出去。

3.接地措施

對電源進行接地處理的目的是為了安全考慮，而對電源接地處理以后還能有效地處理電磁兼容問題。降低電磁的干擾一個良好的接地系統(tǒng)起著至關(guān)重要的作用。

4.其他措施

除了上述措施能夠有效地抑制電源的噪聲以外，我們還可以在元件安裝的位置和方向、系統(tǒng)電路的整體布局等方面著手降低開關(guān)電源的噪聲影響。