1.輸入傳導噪聲抑制
傳導噪聲是由流經輸入電壓源及電源之間的交流電流產生的。它包括共模噪聲和差模噪聲。Vicor零電流開關變換器比普通的PWM變換器的傳導噪聲低20~40dB.但是,如果要求達到專門的EMI/RFI規范(如FCC或VDE等)時,還必須加入濾波器。
因為諧振模塊的噪聲只有固定頻率變換器模塊的1/10~1/100,因此,按模塊使用要求加入濾波器,可以產生更好的濾波效果。
1)共模傳導噪聲抑制
共模傳導噪聲是由加于模塊正、負輸入端上同相位電流分量產生的。該電流從變換器流出,經輸入電源線流入直流電源,然后又經接地的模塊基板或輸出線返回到變換器。該電流可能產生一個面積很大的磁通閉合環路。如果不采取有效的措施,就會產生輻射磁場。共模噪聲與變換器主開關元件的電壓變化率du/dt及變換器輸入和輸出間的有效電容有關。
減小共模傳導噪聲的最有效方法是在正、負輸入端引線到模塊基板之間接入“Y”型電容(如圖1一1所示。同時,為了減小寄生電感,引線應當盡可能短一些。為了滿足FCC/VDE A或B級的要求,模塊輸入端還應加入共模電感(L1),如圖1-2所示。圖中,C1=100μF,C2=4700pF,C3=0.01μF,C4 = 2. 2μF, LI = 3mH。
圖1-1不加濾波電感的傳導輸入噪聲抑制電路
圖1-2裝有共模電感的傳導輸入噪聲抑制電路
兩只或多只模塊由同一輸入電源供電時,對濾波器沒有特殊的要求。所需濾波器的特性與單模塊濾波器完全相同。但是由于輸入電流增加,應該加粗濾波電感的導線直徑。兩只模塊由同一輸人電源供電時,輸入傳導噪聲抑制電路如圖1-3所示。圖中CI=47μF, C2 = 4700pF, C3-0. 01μF, C4 = 2. 2μF, L1 =3mH, L2 = 20μH。使用多只模塊時,可以獨立使用或共用一個共模濾波器。但當模塊的Gate In腳互連或Gate In腳和Gate Out腳互聯時,為了實現多只模塊的共同邏輯控制,各只驅動器模塊的Gate In腳需接在一起,共模濾波器只能加到一只模塊的輸入端。
2)差模傳導噪聲抑制
模塊輸入端的差模傳導噪聲是由與每個輸人端電流方向或相位相反的電流分量產生的。帶有差模濾波電感的傳導噪聲抑制電路如圖1-4所示。圖中,C1=100μF, C2-4700pF, C3=0. 0IμF, C4 = 2. 2μF, L1=20μH,L2 =20μH。
圖1-3多只模塊由同一輸入電源供電時,抑制傳導噪聲的電路
應當說明,所有Vicor變換器內都裝有差模LC濾波器,模塊只需外接一個容量較小的電容器C1(最小容量為400μF),便可抑制差模傳導噪聲。為了減小磁通環路的截面積,外接電容應當盡量靠近模塊。
應用中,應當盡量減小電源和明之間差模電流產生的磁通環路的截面積。在兩條輸入線中,差模輸入電流的相位相反,所以采用絞合輸入線可以抵消差模噪聲。如果,PCB板背面的布線正好在另一條線的上面,可減小輻射噪聲。差模電感可供一個或多個模塊共用。小輻射噪聲。差模電感可供一個或多個模塊共用。
圖1-4帶差模濾波電感的傳導噪聲抑制電路
2.輻射噪聲抑制
輻射噪聲可能是電場輻射噪聲,也可能是磁場輻射噪聲。磁場輻射噪聲是由過高電流變化率di/dt引起的,通常應根據FCC、VDE或MIL-STD-461(美國軍用標準=461)測試。Vicor變換器采用零流開關技術,電流變化率di/dt很小,因此,磁場輻射噪聲比零電流開關的脈寬調制變換器的輻射噪聲低得多。電場輻射噪聲(由電壓變化率du/dt引起)是一種"近場"噪聲,也就是說,該噪聲隨著離開嗓聲源距離的增加而迅速衰減,因此,電場輻射噪聲通常對輻射噪聲的測試沒有影響。
正確布置印制電路板上的各種元件,可以減弱輻射噪聲。此外,為了減小磁通環路的截面積,所有流過交流電流的導線都應盡可能短,并且最好采用雙絞線或屏蔽線,還應當考慮電容耦合的影響。模塊印刷電路板的背面不能放置無屏蔽的濾波器,否則,傳導噪聲將沿著濾波器傳輸。輸入輸出引線不能扎在一起,否則它們將相互影響。應當特別指出,使用Vicor模塊不需采取特殊的輻射噪聲預防措施,只需進行適當的設計。
3.差模輸出噪聲抑制
為了抑制VicorDC-DC變換器模塊的差模輸出噪聲,可在模塊的兩輸出端之間接入濾波電容器,如圖1-5所示,圖中,各外接元件的參數 為:C1=100μF,C2=4700μF,C3=0.01μF,C4=270μF。應當說明,電容C4應選用等效串聯電阻較小的電容器,最好選用鉭電容。
為了進一步減小輸出噪聲,輸出端還可以加入濾波電感,如圖1-6所示。
圖1-5外加輸出濾波電容器的差模輸出模聲抑制電路
圖1-6外接濾波電感和濾波電容的輸出噪聲抑制電路
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原文標題:DC_DC模塊電源噪聲抑制電路原理和設計
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