浅谈电源滤波原理和避免干扰方法

滤波电容可以降低电源的交流阻抗,原因就是实际电源总有内阻,传输线路也有阻抗,去耦电容可以让一部分瞬间变化的电流直接在电容上交换。DC/DC电源电路具有功耗低,功率高的优点,吸收式滤波有电容和电容电路构成,可以将噪声彻底消除。

DC/DC电路噪声:文波和噪声
DC/DC电源电路具有功耗低,功率高的优点,但同时由于DC/DC电路转换通过开关方式完成,造成不可避免的噪声引入,具体为电源电路的纹波和噪声。

在高速电路设计中,高端芯片往往对电源的纹波和噪声有比较严格的要求,一般要求电源纹波控制在电源电压的1%之内,而噪声应限制在电源电压的3%-5%之内。对DC/DC电源而言,虽然效率比LDO更高,但由于其工作依赖不断开关的MOSFET,导致纹波和噪声都相对较大。

纹波和噪声都是电源的波动。
纹波:☞电源波动中的低频成分,一般低于5MHz,产生原因为MOSFET的开关动作。

噪声:☞电源波动中的高频成分,一般高于5MHz,且成分较复杂,一般包括MOSFET的开关噪声、白噪声,以及周围信号的干扰等。

纹波和噪声都是电源的波动

对于纹波和噪声的消除方法,常见的有吸收式滤波和反射式滤波:

吸收式滤波:吸收式滤波有电容和电容电路构成,可以将噪声彻底消除。

反射式滤波:由π,T或L或LC滤波电路组成,其原理是使直流信号无衰减的通过滤波电路,而频率较高的纹波和噪声则被返回至源端。利用了滤波电路的阻抗失配达成滤波效果。其特点是滤波电路并不能将噪声完全消除,干扰仍然存在于电路中。根据源端阻抗和负载端阻抗的不同,有以下四种反射式滤波电路可供选择。DC/DC电路中常用(a)和(c)。

反射式滤波

电路的滤波原理是反射,干扰仍会存在于电路中,因此为避免这些干扰对其他电路的影响,需要采取其他一些措施:

增加滤波电容。单纯的电容和磁珠都具有将噪声完全滤除噪声的作用。

单纯的电容和磁珠都具有将噪声完全滤除噪声的作用

如上图所示,为减小输入端电源电路的干扰对电源电路的影响,需在A处放置电源滤波电路,其效果是将干扰反射回3.3V电源平面,而为避免反射的这些干扰对其他3.3V器件的影响,要在B处放置若干滤波电容。

将磁珠串联在LC滤波电路上,利用磁珠吸收电源干扰。如下图所示

将磁珠串联在LC滤波电路上,利用磁珠吸收电源干扰

这样既发挥了LC滤波电路的反射功能,又充分利用了磁珠对纹波和噪声等干扰的吸收功能。

文章转载自:深圳市赛盛技术股份有限公司

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