隔離電源與噪聲

發(fā)布時(shí)間：2022-03-18作者來源：薩科微瀏覽：2510

在惡劣或強(qiáng)電子干擾環(huán)境中，比如工業(yè)環(huán)境和生產(chǎn)裝配線等等，在這些系統(tǒng)中，機(jī)械設(shè)備、高頻

設(shè)備、火花機(jī)等等會(huì)產(chǎn)出各種干擾和噪聲從而影響其它電源的正常工作。出于對(duì)凈化電源的要求，比如對(duì)電源質(zhì)量要求比較高的精密儀器設(shè)備特別是傳感器和微弱信號(hào)采集的要求，采用直流隔離

電源是普通和常用的辦法。

直流（或噪聲）隔離電源首先是開關(guān)電源，紋波和噪聲是它的基本問題。如何有效的減少和降低紋波和噪聲是直流（或噪聲）隔離電源必須面對(duì)和解決的問題。本文針對(duì)這一問題在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上做了分析和討論。圖 1 是一款 Flyback 隔離電源的原理圖，圖 2 給出了 500mA 電流輸出時(shí)的噪聲測(cè)試結(jié)果。

圖 1：Flyback 隔離電源。

圖 2：噪聲測(cè)試

如果在隔離的兩個(gè)電源之間增加一個(gè)交流通路，則等效于一個(gè)低通濾波器。圖 3 給出了帶有交流通路的噪聲測(cè)試結(jié)果。從結(jié)果可以看出尖峰和高頻噪聲被減弱。

圖 3：帶有交流通路噪聲測(cè)試

LC 低通濾波器是降低噪聲常用和有效的方法。LC 雖然可以有效的去除和減弱紋波但同時(shí)也會(huì)引入新的噪聲，這種噪聲主要表現(xiàn)為高頻尖峰，其大小與輸出電流、LC 電感和寄生電容等等有關(guān)。

圖 4：帶有 LC 低通濾波器的噪聲測(cè)試

在開關(guān)電源之后跟隨一個(gè)線性穩(wěn)壓電源（LDO）同樣可以有效的去除和減弱紋波，取決于 LDO 的性能同樣也會(huì)引入新的噪聲。如圖 5.

圖 5A：帶有 LDO 的噪聲測(cè)試

圖 5B：帶有LDO 和交流通路的噪聲測(cè)試

綜上所述，本文討論了 3 種去除和降低隔離開關(guān)電源噪聲的方法，通過這些方法有效的改善了我們的電源產(chǎn)品，取得了良好的效果。電源噪聲是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它不僅涉及到噪聲理論，電路設(shè)計(jì)，電子測(cè)量，更依賴于 PCB 的布板，走線等等工藝過程，這些在此不作討論。

對(duì)于大多數(shù)的應(yīng)用，上述方法基本可以滿足，比如數(shù)字電路和一般性模擬電路。但對(duì)于要求更高的電源比如 uV/nA 級(jí)信號(hào)測(cè)量，高精密半導(dǎo)體激光器電源和高精度 AD/DA 轉(zhuǎn)換，僅僅依靠上述方法是不夠的。綜合多種方法的優(yōu)化設(shè)計(jì)可以進(jìn)一步的改進(jìn)電源的噪聲，圖 6A/B 給出這種電源的測(cè)試結(jié)果。

圖 6A 超級(jí)低噪聲電源的噪聲測(cè)試【8MHz 帶寬】

圖 6B 超級(jí)低噪聲電源的噪聲測(cè)試【10Hz-100KHz 帶寬】

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