可以使用不同的濾波技術來降低開關調節器的噪聲。效果特別好的是LC濾波器,其具有與功率流一起的電感器系列和從濾波電壓到地的電容器。這種類型的LC濾波器在頻域中產生雙極點。根據L和C的值,轉角頻率 - 在這種情況下,雙極 - 可以設置為降低開關頻率和開關模式電源的開關轉換頻率的噪聲。額外的LC電路用作低通濾波器。
當開關電源供電的敏感電子設備出現噪聲問題時,通常可以使用由L2和C3組成的濾波器(圖1) 。電源的輸出電壓由LC濾波器濾波。來自開關頻率(通常在500 kHz和3 MHz之間)以及開關轉換頻率(通常在50 MHz和200 MHz之間)的高頻噪聲被衰減。

附加位置濾波器在電路中是非常重要的成功濾波。直觀地,可以將此濾波器置于開關模式電源的輸出和敏感負載之間。這種敏感負載可以是高分辨率ADC,DAC,低信號運算放大器,或用于RF電路的靈敏度VCO或PLL。降壓調節器輸出端的任何紋波電壓都會被附加濾波器衰減。雖然ripplevoltage出現在節點A(圖1)中,但節點B中的噪聲會低得多。
但是,如果開關模式電源恰好是降壓穩壓器,并且額外的LC濾波器位于開關調節器的輸入不是輸出,可以實現更大的降噪。這在圖2中示出。其原因在于降壓拓撲在輸出側具有相對較小的噪聲。電感(圖2中的L1)與輸出路徑(節點A)串聯。該節點將經歷一些紋波電壓,但幅度通常僅為幾mV。確切的值取決于所使用的開關頻率,輸入和輸出電壓值,特別是L1和C2的所選元件值。

然而,降壓拓撲的輸入端非常嘈雜。當開關S1斷開時,沒有電流流入降壓穩壓器。當開關S1接通時,足夠的電流流入電路。輸入電容器C1有助于減少這種強電流變化。然而,輸入側噪聲要高得多。
降壓穩壓器輸入端的噪聲與電阻負載沒有電氣連接。然而,在普通電路中,存在許多這種噪聲的耦合機制。降壓級輸入端的快速交流電流通常在電路板上長距離布線。改變電流可以感應耦合到電路中的其他部分,最終導致敏感負載電路中的噪聲。
輸入側濾波器在降低噪聲方面比輸出側濾波器更有效的原因是降壓拓撲特有的。其他拓撲結構,例如升壓或反激,會在輸出端產生高噪聲。因此,輸出側的附加LC濾波器對于降低噪聲至關重要。
眾所周知,在為敏感負載供電時,對開關電源的額外濾波很有意義。使用這種過濾器可以有效地降低噪音。許多設計人員沒有意識到的是,在一些情況下,尤其是降壓穩壓器,過濾輸入端以獲得最佳性能至關重要。直觀地,人們首先會看到降壓調節器和正在供電的負載之間的節點。
正如文章中所解釋的那樣,我們的直覺并沒有將我們引導到最佳解決方案。始終查看交替電流(也稱為熱循環)發生的節點,并對其進行額外的過濾。然后有效地降低了開關噪聲。
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LC濾波器可用于降低開關穩壓器噪聲
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