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      加了濾波電路,結(jié)果電源紋波還變大了!

      發(fā)布時(shí)間:2017-07-17 責(zé)任編輯:wenwei

      【導(dǎo)讀】在電路中,在IC的電源引腳處經(jīng)常會(huì)使用磁珠與板卡上面的其他電源隔離,還能達(dá)到抑制高頻噪聲,減小電源紋波的目的;但有的電路里面的器件電源串接磁珠反而會(huì)增加電源紋波,即出現(xiàn)電源后端的噪聲明顯要大于磁珠前段的噪聲。
       
      現(xiàn)象:在電路中,在IC的電源引腳處經(jīng)常會(huì)使用磁珠與板卡上面的其他電源隔離,還能達(dá)到抑制高頻噪聲,減小電源紋波的目的;但有的電路里面的器件電源串接磁珠反而會(huì)增加電源紋波,即出現(xiàn)電源后端的噪聲明顯要大于磁珠前段的噪聲。
       
      加了濾波電路,結(jié)果電源紋波還變大了!
       
      理想模型分析:
       
      在高頻段,阻抗由電阻成分構(gòu)成,隨著頻率升高,磁芯的磁導(dǎo)率降低,導(dǎo)致電感的電感量減小,感抗成分減小 但是,這時(shí)磁芯的損耗增加,電阻成分增加,導(dǎo)致總的阻抗增加,當(dāng)高頻信號(hào)通過鐵氧體時(shí),電磁干擾被吸收并轉(zhuǎn)換成熱能的形式耗散掉。
       
      加了濾波電路,結(jié)果電源紋波還變大了!
       
      一般磁珠的參數(shù)會(huì)標(biāo)稱高頻的電阻值,但往往大家只關(guān)注這個(gè)參數(shù),而忽略其低頻的電感值。
       
      所以,這個(gè)電路中,我們理想的模型是一個(gè)RC濾波電路:
       
      加了濾波電路,結(jié)果電源紋波還變大了!
       
      我們希望我們的濾波電路,能夠把高頻部分濾掉。
       
      假設(shè)我們有一個(gè)標(biāo)稱100歐姆的磁珠,就表示這個(gè)磁珠在100MHz時(shí)的電阻為100歐,在直流時(shí)為0歐,所以可以建立以下是用于快速理解的磁珠模型。
       
      可見,在直流時(shí),L將R短路,因此磁珠就表現(xiàn)為0歐。
       
      而當(dāng)高頻的噪聲通過時(shí),L近似為無窮大,因此磁珠就表現(xiàn)為一個(gè)100歐的電阻。
       
      但是從實(shí)際測試的效果來看,并不是如我們所愿。
       
      實(shí)際模型分析:
       
      鐵氧體可以等效為一個(gè)電感與電阻并聯(lián),在低頻與高頻時(shí)分別呈現(xiàn)不同的特性。
       
      磁珠在低頻段,阻抗由電感的感抗構(gòu)成,低頻時(shí)R很小,磁芯的磁導(dǎo)率較高,因此電感量較大,L起主要作用,電磁干擾被反射而受到抑制,并且這時(shí)磁芯的損耗較小,整個(gè)器件是一個(gè)低損耗、高Q特性的電感,這種電感容易造成諧振因此在低頻段,有時(shí)可能出現(xiàn)使用鐵氧體磁珠后干擾增強(qiáng)的現(xiàn)象。
       
      加了濾波電路,結(jié)果電源紋波還變大了!
       
      如果我們的負(fù)載又比較小的時(shí)候,整個(gè)電路就是一個(gè)LC電路。下圖為磁珠的阻抗曲線。
       
      如果我們選擇的電容,和磁珠正好是以下這種情況。并且開關(guān)電源的開關(guān)頻率又在諧振頻率附近。那么就出現(xiàn)了“諧振”,也就是輸入信號(hào),在這個(gè)頻點(diǎn)被放大。
       
      加了濾波電路,結(jié)果電源紋波還變大了!
       
      那么我們就需要把這個(gè)諧振點(diǎn)降低頻率,遠(yuǎn)離開關(guān)頻率。讓電源紋波在這個(gè)濾波電路的衰減區(qū)。這就需要增加電容的容值。
       
      有的朋友經(jīng)過計(jì)算,覺得自己的電路諧振點(diǎn)應(yīng)該是小于開關(guān)頻率的,但是實(shí)際測試,還是比預(yù)想的頻率要大。這是為什么呢?
       
      直流電壓值變大了,電容值變小(耐壓范圍以內(nèi))
       
      加了濾波電路,結(jié)果電源紋波還變大了!
       
      在給出的多種電容類型中,最常用的是X5R、X7R。所有的型號(hào)在環(huán)境條件變化時(shí)都會(huì)出現(xiàn)電容值變化。尤其Y5V在整個(gè)環(huán)境條件區(qū)間內(nèi),會(huì)表現(xiàn)出極大的電容量變化。
       
      當(dāng)電容公司開發(fā)產(chǎn)品時(shí),他們會(huì)通過選擇材料的特性,使電容能夠在規(guī)定的溫度區(qū)間(第一個(gè)和第二個(gè)字母),工作在確定的變化范圍內(nèi)(第三個(gè)字母)。我正在使用的是X7R電容,它在-55°C到+125°C之間的變化不超過±15%。
       
      當(dāng)我們在電容兩端加上電壓時(shí),我們發(fā)現(xiàn)電壓就會(huì)導(dǎo)致電容值的變化(在耐壓范圍以內(nèi))。電容隨著設(shè)置條件的變化量是如此之大。我選擇的是一只工作在12V偏壓下的耐壓16V電容。數(shù)據(jù)表顯示,4.7-μF電容在這些條件下通常只提供1.5μF的容量。
       
      加了濾波電路,結(jié)果電源紋波還變大了!
       
      我們可以看到,不同的型號(hào),不同的耐壓,不同的封裝的電容,隨著電壓上升的下降趨勢。
       
      對于某個(gè)給定的封裝尺寸和瓷片電容類型,電容的額定電壓似乎一般沒有影響。
       
      這里除了考慮直流電壓,還需要考慮交流電壓、溫度等陶瓷電容的特性。
       
      (來源:硬件十萬個(gè)為什么)
       
       
       
       
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