3 способи зменшення шуму від електроживлення електронний дизайн
Видаляйте шум із джерела живлення за допомогою багатостороннього підходу. Фільтри, обхід та пострегуляція - все це може допомогти досягти цієї мети.
Шум є постійною проблемою при проектуванні джерел живлення. Хоча існують обмеження FCC щодо електромагнітних перешкод (ЕМІ), що випромінюються в повітря, а також провідного шуму, який ваша конструкція вводить назад у свій вхід, ваша перша проблема шуму полягає в тому, що шум стає достатньо низьким у ваших виходах.
Пульсація і шум
Деякі інженери розрізняють пульсації на виході та вихідні шуми. Обидва явища є небажаним сигналом, накладеним на чистий ідеальний вихід постійного струму, який ви хочете (рис. 1). Джерелом пульсацій є періодична вхідна частота, а також частота перемикання мікросхеми управління. Джерело змінного струму постійного струму матиме вхідну частоту 50-, 60- або, можливо, 400 Гц. Незалежно від того, наскільки якісним комутаційним чіпом ви користуєтесь, трохи цієї частоти буде кровоточити через комутаційний контур.
1. У найбільш загальному розумінні шум електроживлення - це поєднання небажаної періодичної пульсації та спайків у поєднанні із випадковим шумом від пристроїв або зовнішніх джерел. (Надано Element14/Newark)
Кількість пульсацій, що передаються на вхід, регулюватиметься лінійним регулюванням вашої конструкції. Це подібна концепція щодо коефіцієнта відхилення джерела живлення (PSRR) - скільки вхідного сигналу лінійний регулятор пропускає на вихід. Це не тільки функція мікросхеми управління, скільки робота всієї схеми.
PSRR 60 дБ означає, що будь-яке відхилення на вході буде ослаблене на 1000 на виході. Основним способом поліпшення регулювання лінії є збільшення коефіцієнта посилення схеми управління. Чим вище коефіцієнт підсилення контуру управління, тим менша похибка на виході; введення пульсацій - це лише чергова помилка, з якою повинен боротися цикл. Ви також можете використовувати більші вхідні конденсатори, що зменшить пульсації на вхідній шині постійного струму, тому PSRR контуру управління застосовуватиметься до менших відхилень.
Поверх будь-якої притаманної пульсації на виході буде випадковий шум, що генерується контрольною напругою контрольної мікросхеми та всіма іншими джерелами теплового, дробового та мерехтливого шуму. Існує три найпоширеніші способи боротьби з цим шумом, які часто допомагають і при брижах:
Фільтрування
Ви можете використовувати фільтр для видалення шуму від джерела живлення, як і фільтри для видалення шуму від сигналу. Дійсно, ви можете вважати вихідні конденсатори частиною фільтра, який реагує проти вихідного опору ланцюга живлення. Збільшення значення вихідної ємності зменшить шум.
Майте на увазі, що конденсатори мають як еквівалентний послідовний опір (ESR), так і еквівалентну послідовну індуктивність (ESL) (рис. 2). Вибір конденсаторів з нижчим значенням ESR та ESL зменшить рівень шуму, але будьте обережні, деякі ланцюги живлення використовують ESR для подачі сигналу про помилку для зворотного зв'язку. Якщо ви кардинально зменшите його, скажімо, замінивши електролітичні конденсатори на керамічні, ви можете зробити джерело живлення нестабільним.
2. Конденсатори мають безліч розбіжних елементів, як показано на цій схемі еквівалента Spice. Lser і Rser у цій схемі представляють еквівалентну послідовну індуктивність (ESL) та еквівалентний послідовний опір (ESR). Елементи Cpar, Rpar та RLshunt, як правило, незначні у більшості схемних застосувань. (Надано LTWiki.org)
На додаток до природної вихідної ємності джерела живлення, ви можете додати послідовну індуктивність та інший конденсатор фільтра для подальшого зменшення вихідного шуму (рис. 3). Індуктор пропускає струм постійного струму з незначними втратами, забезпечуючи при цьому високочастотний імпеданс, проти якого конденсатор може реагувати, щоб фільтрувати шум. По суті, ви збільшуєте високочастотний вихідний опір джерела живлення, щоб ви могли ефективніше фільтрувати його за допомогою менших конденсаторів.