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无噪声电源适配器设计

文章出处:未知 人气:发表时间:2019-04-24
   无噪声电源适配器设计
无噪声电源并非是偶然设计出来的。 一种好的电源布局是在设计时最大程度 的缩短实验时间。花费数分钟甚至是数小 时的时间来仔细查看电源布局,便可以省 去数天的故障排查时间。 电源内部一些主要噪声敏感型电路的结 构图。将输出电压与一个参考电压进行比 较以生成一个误差信号,然后再将该信号 与一个斜坡相比较,以生成一个用于驱动电源内部一些主要噪声敏感型电路的结 构图。将输出电压与一个参考电压进行比 较以生成一个误差信号,然后再将该信号 与一个斜坡相比较,以生成一个用于驱动其他反馈组件紧跟其后。并且,串联电阻 -电容也可能形成补偿网络。最理想的结果 是,将电阻靠近误差放大器输入端放臵, 这样,如果高频信号注入该电阻-电容节点 时,那么该高频信号就不得不承受较高的 电阻阻抗—而电容对高频信号的阻抗则 很小。 斜坡是另一个潜在的会带来噪声问 题的地方。斜坡通常由电容器充电(电压模 式)生成,或由来自于电源开关电流的采样 (电流模式)生成。通常,电压模式斜坡并 不是一个问题,因为电容对高频注入信号 的阻抗很小。而电流斜坡却较为棘手,因 为存在了上升边沿峰值、相对较小的斜坡 振幅以及功率级寄生效应。
 电流斜坡存在的一些问 题。第一幅图显示了上升边沿峰值和随后 产生的电流斜坡。比较器(根据其不同速度) 具 有 两 个 电 压 结 点 (potential trip points),结果是无序控制运行,听起来更 像是煎熏肉的声音。
 
利用控制 IC 中的上升边沿消隐可 以很好地解决这一问题,其忽略了电流波 形的最初部分。波形的高频滤波也有助于 解决该问题。同样也要将电容器尽可能近 地靠近控制 IC 放臵。正如这两种波形表 现出来的那样,另一种常见的问题是次谐 波振荡。这种宽-窄驱动波形表现为非充 分斜率补偿。向当前斜坡增加更多的电压 斜坡便可以解决该问题。尽管您已经相当 仔细地设计了电源布局,但是您的原型电 源还是存在噪声。这该怎么办呢?首先, 您要确定消除不稳定因素的环路响应不 存在问题。有趣的是,噪声问题可能会看 起来像是电源交叉频率上的不稳定。但真 正的情况是该环路正以其最快响应速度 纠出注入误差。同样,最佳方法是识别出噪声正被注入下列三个地方之一:误差放 大器、参考电压或斜坡。您只需分步解决 便可!第一步是检查节点,看斜坡中是否 存在明显的非线性,或者误差放大器输出 中是否存在高频率变化。如果检查后没有 发现任何问题,那么就将误差放大器从电 路中取出,并用一个清洁的电压源加以代 替。这样您应该就能够改变该电压源的输 出,以平稳地改变电源输出。如果这样做 奏效的话,那么您就已经将问题范围缩小 至参考电压和误差放大器了。
 
有时,控制 IC 中的参考电压易受开 关波形的影响。利用添加更多(或适当)的 旁路可能会使这种状况得到改善。另外, 使用栅极驱动电阻来减缓开关波形也可 能会有助于解决这一问题。如果问题出在 误差放大器上,那么降低补偿组件阻抗会 有所帮助,因为这样降低了注入信号的振 幅。如果所有这些方法都不奏效,那么就 从印刷电路板将误差放大器节点去除。对 补偿组件进行架空布线 (air wiring) 可 以帮助我们识别出哪里有问题。   

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