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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)高頻信號通過鐵氧體時,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)會標(biāo)稱高頻的電阻值,但往往大家只關(guān)注這個參數(shù),而忽略其低頻的電感值。
 
所以,這個電路中,我們理想的模型是一個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)我們有一個標(biāo)稱100歐姆的磁珠,就表示這個磁珠在100MHz時的電阻為100歐,在直流時為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,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,L近似為無窮大,因此磁珠就表現(xiàn)為一個100歐的電阻。
 
但是從實際測試的效果來看,并不是如我們所愿。
 
實際模型分析:
 
鐵氧體可以等效為一個電感與電阻并聯(lián),在低頻與高頻時分別呈現(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,并且這時磁芯的損耗較小,整個器件是一個低損耗、高Q特性的電感,這種電感容易造成諧振因此在低頻段,有時可能出現(xiàn)使用鐵氧體磁珠后干擾增強的現(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)載又比較小的時候,整個電路就是一個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,在這個頻點被放大。
 
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諧振點降低頻率,遠(yuǎn)離開關(guān)頻率。讓電源紋波在這個濾波電路的衰減區(qū)。這就需要增加電容的容值。
 
有的朋友經(jīng)過計算,覺得自己的電路諧振點應(yīng)該是小于開關(guān)頻率的,但是實際測試,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?。蛪悍秶詢?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。所有的型號在環(huán)境條件變化時都會出現(xiàn)電容值變化。尤其Y5V在整個環(huán)境條件區(qū)間內(nèi),會表現(xiàn)出極大的電容量變化。
 
當(dāng)電容公司開發(fā)產(chǎn)品時,他們會通過選擇材料的特性,使電容能夠在規(guī)定的溫度區(qū)間(第一個和第二個字母),工作在確定的變化范圍內(nèi)(第三個字母)。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,我們發(fā)現(xiàn)電壓就會導(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,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:硬件十萬個為什么)
 
 
 
 
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