EMC-6---開關電源噪聲的應對

引言：上一節簡述了如何從根本上降低DC-DC的開關噪聲，即振鈴，本節簡述從另一角度消解DC-DC的噪聲的幾種方法（上節的方式可以理解為前級靜噪手段，本節則是后級靜噪手段，即電源輸出端）。

1.后級解決噪聲的步驟

后級處理噪聲的三種理念，一種是傳導，即提前將噪聲傳導到GND，一種是衰減，即將噪聲轉換為另一種形式的能量抵消掉，一種是反射，比如LC濾波器等等將噪聲信號反射回電源，解決產生的噪聲一般分為如下四步：

1：確認開關頻率、上升/下降時間、過沖/下沖幅度、振鈴的頻率成分（需要選擇相對應的對策元器件，不然很難有明顯的效果）。

2：確認所產生的開關噪聲是從什么路徑傳導到一次側或二次側的（噪聲對策需要在噪聲的傳導路徑上實施，忽略了一處傳導路徑也無法完成改善）。

3：在增加對策部件之前考慮強化GND（為降低環路阻抗而強化GND和為提升濾波器的效果而強化GND）。

4：考慮增加部件，例如分立濾波器來衰減，旁路電容進行旁路，片式磁珠來吸收等。

圖6-1：常見噪聲來源和應對方式

圖6-1中總結了針對常見噪聲（例如差模噪聲、共模噪聲和串擾）的基本對策。要想降低差模噪聲（紫色），可在電路板上縮小大電流路徑的環路面積，并增加最優解耦和輸入濾波器，盡可能地抑制噪聲的發生源--差模噪聲是非常重要的，這也關系到降低共模噪聲。

而降低共模噪聲（紅色）的方法有縮短布線，抑制串擾，還有切斷共模路徑（增加阻抗）。圖中顯示的增加濾波器、解耦和隔離共模路徑（共模濾波器），后續會詳細介紹。

小結：

1：要想降低差模噪聲，可在電路板上縮小大電流路徑的環路面積，并增加最優解耦和輸入濾波器。

2：盡可能地抑制噪聲的發生源—差模噪聲是非常重要的，也關系到降低共模噪聲。

3：要想降低共模噪聲，可縮短布線，抑制串擾，切斷（濾波）共模路徑。

2.共模濾波器

如圖6-2所示，開關電源的輸入濾波器是針對共模噪聲和差模噪聲，分別采用適合不同噪聲特性的濾波器。

圖6-2：典型的電源輸入濾波器

對于共模噪聲的對策是使用共模濾波器（共模扼流圈），共模濾波器可以分電源線路用和信號線路用兩種。在開關電源的輸入端一般使用電源線路用的共模濾波器，通過提高共模電流路徑的阻抗來切斷共模噪聲傳輸路徑。

3.差模濾波器

差模濾波器是采用電容器、電感、鐵氧體磁珠和電阻等組成的分立式無源濾波器，圖6-2中是使用LC組成的的型濾波器。各部件對噪聲具有如下作用：

1：電容器--->將噪聲電流旁路入地。

2：電感--->反射噪聲電流。

3：鐵氧體磁珠--->將噪聲電流的低頻信號通過電感成分反射、高頻信號通過電阻成分轉變為熱。

4：電阻--->將噪聲電流轉變為熱。

小結：

1：開關電源的輸入濾波器，需要針對共模噪聲和差模噪聲分別采用不同的處理。

2：對差模噪聲使用由電容器、電感、磁珠、電阻等部件組成的濾波器。

3：對共模噪聲使用共模濾波器。

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