开关电源的噪音抑制

秦小军

摘 要：文章提出抑制噪音的方案和措施并讨论了在应用中注意的问题。

关键词：开关电源；共模噪音；差模噪音

1 噪音类型及噪音产生的方式

噪音有外来噪音、静电噪音、开关噪音、冲击噪音四种。

噪音可以分为共模噪音（对称噪音）和差模噪音（非对称噪音）两种。把地设置为GND，相对而言其有两根线，分别是输出与输入线。共模噪音指的就是对GND有相同幅度和相位的噪音，差模噪音则相反，两者的相位、幅度是不相同的。

在通常情况下共模型，即对称噪音是其产生的主要原因所在。产生差模型，即非对称噪音的原因在于电路的误运作所引起，详细情况如图1、图2所示。

图1 引起电路误动作的原因

图2 开关电源噪音源

AB两个部件通过信号线进行相连，A与B不同，一个是通过C阻抗接地，另一个则是以阻抗在近乎为0Ω状态下接地。同时，在高频状态及直流状态中阻抗不一样，高频状态时其阻抗比较高，而直流状态中为0Ω。

在图1导致差异的错误动作之后，可以说是产生共模噪音的原因，为了在一定程度上制约共模噪音，就要减少接地的阻抗。同时，对信号系统运用相应措施对差模噪音进行制约。一般来说，噪音只可以在某个范围内进行制约，无法全消除，由此可见，接地阻抗永远无法达到0Ω，即共模噪音一定会存在。因此，制约差模噪音比较容易，但制约共模噪音则更困难。

2 开关电源的噪音对策分析

开关电源噪音可以用图2进行表示。其噪音源以高步开关形式出现，包括了脉冲电流、电压，图2当中，其虚线所表示的是产生噪音元器件、噪音所经过的途径。

噪音源还包括了开关电源输入、输出电缆，分析原因在于因为传送辐射的成功且开关噪音两者原因所引起的。对于一些有辅助电源设备来说也会有成为噪音源的可能。同时，控制电路脉冲控制电路PWM同理所得。

2.1 降低电压性噪音源的方法分析

在开关管V1处接地处设置散热器，以此来解决过热问题，因此在V1处有分布电容CS1；同时，整流二级管理D1和二级管D2的外壳也存在所分布的电容CS2。CS3则分布在T1开关变压器的初、次级线圈中。而在开关电源开关器件的V1、T1、D1、D2当中，进行导通以及关断工作时高频的电流通过分布电容进行导通，则形成了共模的相应噪音源，如图2所显示的一样。

为可防止共模的噪音，可以设置屏蔽来对此来进行阻止此高频电流的泄漏，如图3显示。在变压器T1初级装有屏蔽层也连接至次级侧的静电位。此样高频电位基本上等于0，共模噪音干扰幅度可被大幅度减少。

图3 防止共模噪音方法

图4 兼顾对共模噪音和差模噪音抑制的滤波器电路

2.2 降低电流性噪音的方法分析

电流经过图2实线当中，所显示的回路所产生的磁通会产生一定的辐射噪音。如果产生了辐射噪音，则要采取以下的方法进行处理：

如果在PCB板是，要想减少电流回路的途径，对主的电流回路所用的线要尽可能粗，其所围的面积则要小，整流二极管的D1、2要选择快速万利特点的肖特基的二极管，或是快速快复恢复二级管，开关管V1开关速度不可选得过高。

2.3 滤波器电路的构成分析

同时处理共模、差模噪音制约，滤波器的电路如图4所示进行处理：

抑制共模噪音的为L1、C3、C4，而抑制差模噪音的为L2、L3、C1、C2。在实际运用中，运用L1漏感可省去L2、L3。图4所示，重要滤波器输入端A、输入端B、输出端C、输出端D间分布电容的要小。因此，微小电分容，如若干个PF和十几年PF就要大幅度降低滤波器特点。

要将消除噪音的滤波器设置在L1以及开关电源的线路之间，但在设置时，要注意以下几点内容：首先，对于输入线A、B而言，要与L1保持一定的距离；其次，所选用的L1是要求分布电容小的电感；最后，输入线A以及输入线B，两者均不可接近如图3所示的噪音源。并且也注意到在电子设备的输入端，它被设置在实际生产线过滤器，如果线程来过滤输入线和过滤输出电线负荷，或使用带过滤输入线和开关电源输出线的姿态，通过线后会产生一定的噪音干扰，从而降低滤波。