加了濾波電路但直流穩(wěn)壓電源紋波變大的解決方案
現(xiàn)象:在直流穩(wěn)壓電源電路中,在IC的直流穩(wěn)壓電源引腳處經(jīng)常會(huì)使用磁珠與板卡上面的其他直流穩(wěn)壓電源隔離,還能達(dá)到抑制高頻噪聲,減小直流穩(wěn)壓電源紋波的目的;但有的直流穩(wěn)壓電源電路里面的器件直流穩(wěn)壓電源串接磁珠反而會(huì)增加直流穩(wěn)壓電源紋波,即出現(xiàn)直流穩(wěn)壓電源后端的噪聲明顯要大于磁珠前段的噪聲。
理想直流穩(wěn)壓電源模型分析:
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)致直流穩(wěn)壓電源電感的直流穩(wěn)壓電源電感量減小,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。
BLU Series
Siz? (E1A C< |
le) Type |
Part Nuaber |
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Rated Current (ml |
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at lOOUHz |
at 1GHz |
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0201 |
For Standard |
BLM03AG1005N1 |
10 (Typ.) |
- |
500 |
BLM03AG700SN1 |
70 (Typ.) |
■ |
200 |
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BLM03AG121SN1 |
120?5% |
- |
200 |
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BLM03AG241SN1 |
240?5% |
■ |
100 |
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For Standard |
BLM15AG100SN1 |
10 (Typ.) |
- |
1000 |
BLM15AG700SN1 |
70 (Typ.) |
- |
500 |
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BLM15AG121SN1 |
120?5% |
- |
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BLM15AG221SN1 |
220?5% |
- |
300 |
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BLM15AG601SN1 |
600?5% |
- |
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BLM15AG102SN1 |
1000r25% |
- |
200 |
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BLM15AG601AN1 |
600?5% |
HO (Typ.) |
300 |
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BLM15AG102AN1 |
1000?5% |
300 (Typ.) |
200 |
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),而忽略其低頻的直流穩(wěn)壓電源電感值。
所以,這個(gè)直流穩(wěn)壓電源電路中,我們理想的直流穩(wěn)壓電源模型是一個(gè)RC濾波直流穩(wěn)壓電源電路:
我們希望我們的濾波直流穩(wěn)壓電源電路,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直流穩(wěn)壓電源模型:
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(cè)試的效果來看,并不是如我們所愿。
實(shí)際直流穩(wěn)壓電源模型分析:
鐵氧體可以等效為一個(gè)直流穩(wěn)壓電源電感與電阻并聯(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,阻抗由直流穩(wěn)壓電源電感的感抗構(gòu)成,低頻時(shí)R很小,磁芯的磁導(dǎo)率較高,因此直流穩(wěn)壓電源電感量較大,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特性的直流穩(wěn)壓電源電感,這種直流穩(wěn)壓電源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。
如果我們的負(fù)載又比較小的時(shí)候,整個(gè)直流穩(wěn)壓電源電路就是一個(gè)LC直流穩(wěn)壓電源電路。下圖為磁珠的阻抗曲線。
如果我們選擇的直流穩(wěn)壓電源電容,和磁珠正好是以下這種情況。并且開關(guān)直流穩(wěn)壓電源的開關(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。
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。讓直流穩(wěn)壓電源紋波在這個(gè)濾波直流穩(wěn)壓電源電路的衰減區(qū)。這就需要增加直流穩(wěn)壓電源電容的容值。
有的朋友經(jīng)過計(jì)算,覺得自己的直流穩(wěn)壓電源電路諧振點(diǎn)應(yīng)該是小于開關(guān)頻率的,但是實(shí)際測(cè)試,還是比預(yù)想的頻率要大。這是為什么呢?
直流直流穩(wěn)壓電源電壓值變大了,直流穩(wěn)壓電源電容值變?。蛪悍秶詢?nèi))
在給出的多種直流穩(wěn)壓電源電容類型中,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)直流穩(wěn)壓電源電容值變化。尤其Y5V在整個(gè)環(huán)境條件區(qū)間內(nèi),會(huì)表現(xiàn)出極大的直流穩(wěn)壓電源電容量變化。
當(dāng)直流穩(wěn)壓電源電容公司開發(fā)產(chǎn)品時(shí),他們會(huì)通過選擇材料的特性,使直流穩(wěn)壓電源電容能夠在規(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直流穩(wěn)壓電源電容,它在-55°C到+125°C之間的變化不超過±15%。
當(dāng)我們?cè)谥绷鞣€(wěn)壓電源電容兩端加上直流穩(wěn)壓電源電壓時(shí),我們發(fā)現(xiàn)直流穩(wěn)壓電源電壓就會(huì)導(dǎo)致直流穩(wěn)壓電源電容值的變化(在耐壓范圍以內(nèi))。直流穩(wěn)壓電源電容隨著設(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直流穩(wěn)壓電源電容。數(shù)據(jù)表顯示,4.7-μF直流穩(wěn)壓電源電容在這些條件下通常只提供1.5μF的容量。
我們可以看到,不同的型號(hào),不同的耐壓,不同的封裝的直流穩(wěn)壓電源電容,隨著直流穩(wěn)壓電源電壓上升的下降趨勢(shì)。
對(duì)于某個(gè)給定的封裝尺寸和瓷片直流穩(wěn)壓電源電容類型,直流穩(wěn)壓電源電容的額定直流穩(wěn)壓電源電壓似乎一般沒有影響。
這里除了考慮直流直流穩(wěn)壓電源電壓,還需要考慮交流直流穩(wěn)壓電源電壓、溫度等陶瓷直流穩(wěn)壓電源電容的特性。
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