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加了濾波電路但直流穩壓電源紋波變大的解決方案

2017-7-10 8:51:19??????點擊:

現象:在直流穩壓電源電路中,在IC的直流穩壓電源引腳處經常會使用磁珠與板卡上面的其他直流穩壓電源隔離,還能達到抑制高頻噪聲,減小直流穩壓電源紋波的目的;但有的直流穩壓電源電路里面的器件直流穩壓電源串接磁珠反而會增加直流穩壓電源紋波,即出現直流穩壓電源后端的噪聲明顯要大于磁珠前段的噪聲。

加了濾波電路但直流穩壓電源紋波變大的解決方案

理想直流穩壓電源模型分析:

在高頻段,阻抗由電阻成分構成,隨著頻率升高,磁芯的磁導率降低,導致直流穩壓電源電感的直流穩壓電源電感量減小,感抗成分減小 但是,這時磁芯的損耗增加,電阻成分增加,導致總的阻抗增加,當高頻信號通過鐵氧體時,電磁干擾被吸收并轉換成熱能的形式耗散掉。


BLU Series

Siz? (E1A C<

le) Type

Part Nuaber

 

Rated Current (ml

at lOOUHz

at 1GHz

0201

For Standard

BLM03AG1005N1

10 (Typ.)

-

500

BLM03AG700SN1

70 (Typ.)

200

BLM03AG121SN1

120?5%

-

200

BLM03AG241SN1

240?5%

100

 

For Standard

BLM15AG100SN1

10 (Typ.)

-

1000

BLM15AG700SN1

70 (Typ.)

-

500

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-

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-

300

BLM15AG601SN1

600?5%

-

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1000r25%

-

200

BLM15AG601AN1

600?5%

HO (Typ.)

300

BLM15AG102AN1

1000?5%

300 (Typ.)

200

一般磁珠的參數會標稱高頻的電阻值,但往往大家只關注這個參數,而忽略其低頻的直流穩壓電源電感值。


所以,這個直流穩壓電源電路中,我們理想的直流穩壓電源模型是一個RC濾波直流穩壓電源電路:

RC濾波直流穩壓電源電路

我們希望我們的濾波直流穩壓電源電路,能夠把高頻部分濾掉。

假設我們有一個標稱100歐姆的磁珠,就表示這個磁珠在100MHz時的電阻為100歐,在直流時為0歐,所以可以建立以下是用于快速理解的磁珠直流穩壓電源模型:

可見,在直流時,L將R短路,因此磁珠就表現為0歐。

而當高頻的噪聲通過時,L近似為無窮大,因此磁珠就表現為一個100歐的電阻。

但是從實際測試的效果來看,并不是如我們所愿。

實際直流穩壓電源模型分析:

鐵氧體可以等效為一個直流穩壓電源電感與電阻并聯,在低頻與高頻時分別呈現不同的特性。

磁珠在低頻段,阻抗由直流穩壓電源電感的感抗構成,低頻時R很小,磁芯的磁導率較高,因此直流穩壓電源電感量較大,L起主要作用,電磁干擾被反射而受到抑制,并且這時磁芯的損耗較小,整個器件是一個低損耗、高Q特性的直流穩壓電源電感,這種直流穩壓電源電感容易造成諧振因此在低頻段,有時可能出現使用鐵氧體磁珠后干擾增強的現象。

如果我們的負載又比較小的時候,整個直流穩壓電源電路就是一個LC直流穩壓電源電路。下圖為磁珠的阻抗曲線。

如果我們選擇的直流穩壓電源電容,和磁珠正好是以下這種情況。并且開關直流穩壓電源的開關頻率又在諧振頻率附近。那么就出現了“諧振”,也就是輸入信號,在這個頻點被放大。

那么我們就需要把這個諧振點降低頻率,遠離開關頻率。讓直流穩壓電源紋波在這個濾波直流穩壓電源電路的衰減區。這就需要增加直流穩壓電源電容的容值。

有的朋友經過計算,覺得自己的直流穩壓電源電路諧振點應該是小于開關頻率的,但是實際測試,還是比預想的頻率要大。這是為什么呢?

直流直流穩壓電源電壓值變大了,直流穩壓電源電容值變小(耐壓范圍以內)


在給出的多種直流穩壓電源電容類型中,最常用的是X5R、X7R。所有的型號在環境條件變化時都會出現直流穩壓電源電容值變化。尤其Y5V在整個環境條件區間內,會表現出極大的直流穩壓電源電容量變化。

當直流穩壓電源電容公司開發產品時,他們會通過選擇材料的特性,使直流穩壓電源電容能夠在規定的溫度區間(第一個和第二個字母),工作在確定的變化范圍內(第三個字母)。我正在使用的是X7R直流穩壓電源電容,它在-55°C到+125°C之間的變化不超過±15%。

當我們在直流穩壓電源電容兩端加上直流穩壓電源電壓時,我們發現直流穩壓電源電壓就會導致直流穩壓電源電容值的變化(在耐壓范圍以內)。直流穩壓電源電容隨著設置條件的變化量是如此之大。我選擇的是一只工作在12V偏壓下的耐壓16V直流穩壓電源電容。數據表顯示,4.7-μF直流穩壓電源電容在這些條件下通常只提供1.5μF的容量。

我們可以看到,不同的型號,不同的耐壓,不同的封裝的直流穩壓電源電容,隨著直流穩壓電源電壓上升的下降趨勢。

對于某個給定的封裝尺寸和瓷片直流穩壓電源電容類型,直流穩壓電源電容的額定直流穩壓電源電壓似乎一般沒有影響。

加了濾波電路但直流穩壓電源紋波變大的解決方案

這里除了考慮直流直流穩壓電源電壓,還需要考慮交流直流穩壓電源電壓、溫度等陶瓷直流穩壓電源電容的特性。

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