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隔离电源与噪声

发布时间:2022-03-18作者来源:萨科微浏览:630

在恶劣或强电子干扰环境中,比如工业环境和生产装配线等等,在这些系统中,机械设备、高频

设备、火花机等等会产出各种干扰和噪声从而影响其它电源的正常工作。出于对净化电源的要求, 比如对电源质量要求比较高的精密仪器设备特别是传感器和微弱信号采集的要求,采用直流隔离

电源是普通和常用的办法。

直流(或噪声)隔离电源首先是开关电源,纹波和噪声是它的基本问题。如何有效的减少和降低纹波和噪声是直流(或噪声)隔离电源必须面对和解决的问题。本文针对这一问题在实验的基础上做了分析和讨论。图 1 是一款 Flyback 隔离电源的原理图,图 2 给出了 500mA 电流输出时的噪声测试结果。 

图 1:Flyback 隔离电源。

 

图 2:噪声测试

 

如果在隔离的两个电源之间增加一个交流通路,则等效于一个低通滤波器。图 3 给出了带有交流通路的噪声测试结果。从结果可以看出尖峰和高频噪声被减弱。

图 3:带有交流通路噪声测试

 

LC 低通滤波器是降低噪声常用和有效的方法。LC 虽然可以有效的去除和减弱纹波但同时也会引入新的噪声,这种噪声主要表现为高频尖峰,其大小与输出电流、LC 电感和寄生电容等等有关。

图 4:带有 LC 低通滤波器的噪声测试

 

在开关电源之后跟随一个线性稳压电源(LDO)同样可以有效的去除和减弱纹波,取决于 LDO 的性能同样也会引入新的噪声。如图 5.

图 5A:带有 LDO 的噪声测试

 


图 5B:带有LDO 和交流通路的噪声测试

 

综上所述,本文讨论了 3 种去除和降低隔离开关电源噪声的方法,通过这些方法有效的改善了我们的电源产品,取得了良好的效果。电源噪声是一个复杂的系统工程,它不仅涉及到噪声理论, 电路设计,电子测量,更依赖于 PCB 的布板,走线等等工艺过程,这些在此不作讨论。 

对于大多数的应用,上述方法基本可以满足,比如数字电路和一般性模拟电路。但对于要求更高的电源比如 uV/nA 级信号测量,高精密半导体激光器电源和高精度 AD/DA 转换,仅仅依靠上述方法是不够的。综合多种方法的优化设计可以进一步的改进电源的噪声,图 6A/B 给出这种电源的测试结果。 

图 6A 超级低噪声电源的噪声测试【8MHz 带宽】 

 

图 6B 超级低噪声电源的噪声测试【10Hz-100KHz 带宽】


 




 




 




 




 


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