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產品電源噪聲的主要三大原因

jilinli ? 來源:jilinli ? 作者:jilinli ? 2023-04-13 15:00 ? 次閱讀
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電源是電子產品的心臟,給系統提供源源不斷的能量,但是在使用的時候,總會有噪音的干擾,影響電源的使用。今天我們主要了解電源噪聲的三個主要原因:

第一、電源轉換芯片本身的輸出并不是恒定的,而且會有一定的漣漪。這是由芯片本身決定的。一旦選擇了電源芯片,工程師只能接受這部分噪聲,無法控制。而,通過設計適當的外圍電路,可以減少其對電路系統的影響。

第二、功率芯片無法實時響應負載電流需求的快速變化(即會產生噪聲)。功率芯片通過感測其輸出電壓的變化來調整其輸出電流,從而將輸出電壓調整回額定輸出值。大多數常用的穩壓器調整電壓的時間在毫秒到微秒的數量級(也有更小的)。因此,當負載電流的變化頻率在直流到幾百千赫甚至兆赫之間時,穩壓器可以很好地調節,使輸出電壓保持穩定。負載瞬態電流變化的頻率超過這個范圍時,穩壓器的電壓輸出就會下降,從而產生電源噪聲。

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第三、負載瞬態電流產生的電壓降對電源路徑阻抗和地路徑阻抗(通常所說的PDN阻抗)的影響。在PCB上的任何電路中,無論是完整的電源平面還是電源引線,阻抗都是不可避免的。對于多層板,通常需要提供完整的電源和接地平面。電源輸出端首先連接到電源平面,電源電流通過電源平面流向負載電源引腳。

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接地路徑與電源路徑相似,不同之處在于電流路徑成為接地平面。完整平面的阻抗是低的,但存在。如果你使用引線而不是平面,路徑上的阻抗會更高。

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另外,管腳和焊盤本身也會有寄生電感,流過這條通路的瞬態電流不可避免地會產生電壓降,所以負載芯片的電源引腳處的電壓會隨著瞬態電流的變化而波動,這就是阻抗產生的電源噪聲。在電源路徑中,負載芯片的電源引腳處的電壓軌崩潰,在接地路徑中,負載芯片的接地引腳處的電位與參考地電位不同。

當然,電源噪聲的來源也與熱量和外界干擾有關。

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