单片开关电源瞬态干扰及音频噪声抑制技术

1、    单片开关电源瞬态干扰及音频噪声抑制技术        沙占友 薛树琦 唱春来 时间:2008年12月08日     字 体: 大 中 小        关键词:        摘要：关键词： 单片开关电源 瞬态干扰 音频噪声 抑制 电磁兼容性?本文介绍抑制TOPSwitc

2、h和TinySwitch系列单片开关电源瞬态干扰及音频噪声的方法，这对提高其电磁兼容性(EMI)至关重要。1 抑制瞬态干扰i上，使Vi超过内部功率开关管的漏源击穿电压V(BR)DS时，还会损坏TOPSwitch芯片，因此必须采用抑制措施。1.1 瞬态电压的特点瞬态电压的两种典型波形分别如图1(a)、(b)所示。(a)图是由国际电工委员会制定的IEC100045标准中给出的典型浪涌电压波形，VP为浪涌电压的峰值，通常选VP3000V的测试电压。T是浪涌电压从0.3VP上升到0.9VP的时间间隔。T1为上升时间，T11.67T1.2s±30。浪涌电压降到0.5VP 所持续的时间为T2，T

3、250s。(b)图示出由IEEE587标准中给出的典型振铃电压波形，其峰值也是3000V(典型值)。第一个周期内的正向脉冲上升时间T10.5s、持续时间T10s；负向脉冲的峰值已衰减为0.6VP。1.2 抑制瞬态干扰的方法现以TOP202Y构成7.5V、15W开关电源模块的电路为例，阐述抑制瞬态干扰的方法。其改进电路如图2所示，主要做了以下改进：将交流两线输入方式改成三线输入方式，G端接通大地；采用两级电磁干扰(EMI)滤波器，为避免两个EMI滤波器在产生谐振时的干扰信号互相叠加，应使L2(L3)10mH，L32L2；增加C9和L4，并将C8换成0.1F普通电容器。C7C9为安全电容，分别与高

4、频变压器的引出端相连。其中，C7接初级直流高压的返回端，C8接次级返回端，C9接初级直流高压端。它们的公共端则经过滤波电感L4接通大地。L4用铁氧体磁环绕制而成。设计印制板时，连接C7C9的各条印制导线应短而宽。采用上述连接方式可保证瞬态电流被C7C9旁路掉，而不进入TOP202Y中。此外，反馈绕组接地端和C4的引出端，各经一条单独导线接TOP202Y的对应管脚。旁路电容C5直接跨在控制端与源极上，以减小控制端上的噪声电压。增加电阻R6，其阻值范围在270620，它与光耦合器发射极相串联。当控制环路失控时，R6能限制峰值电流，使之小于芯片中关断触发器的关断电流。?·为减小瞬态峰值电流

5、，应在初、次级绕组之间绕35层0.05mm厚的聚酯绝缘胶布，使高频变压器的分布电容量降低。·TOPSwitch的外接散热器应与芯片上的小散热板连通。若两者之间加绝缘垫片，且散热器与电路连通位置又不合适，则散热器与小散热板的分布电容就会和电路中的电感发生谐振，产生高频振铃电压，使TOPSwitch中的关断触发器误操作。·提高整流桥耐压值并适当增加输入滤波电容C1的容量。·利用共模扼流圈对过大的共模干扰电流进行抑制。·在110115VAC低压输入时，选择TOPSwitchII系列产品，以提高芯片的漏源击穿电压值。·在交流进线端并联一只压敏电阻器(V

6、SR)，对瞬态电压进行钳位，电路如图3所示。2 抑制音频噪声单片开关电源的音频噪声用人耳即可听到，它主要是由电容器和高频变压器产生的。2.1 电容噪声电介质材料具有压电效应，其形变大小与电场力的平方有关，二者呈线性或非线性关系。某些非线性电介质在常温下就具有压电效应，例如在TOPSwitch漏极RC吸收回路中使用的耐高压陶瓷电容器，是由非线性电介质钛酸钡等材料烧结而成的，在周期性尖峰电压的作用下，使电介质不断发生形变，能产生较大的音频噪声。采用耐高压的聚脂薄膜电容能降低电容噪声。2.2 高频变压器噪声给线圈浸入清漆、烘干之后，不仅能隔绝潮气，加强坚固性，还有助于减小音频噪声。不过灌入清漆后也会增大初级绕组的分布电容，降低高频变压器的固有谐振频率。2.3 抑制TinySwitch开关电源中的音频噪声由TinySwitch构成开关电源时，音频噪声主要是由钳位保护电路和RC吸收回路产生的。为此可采取以下几种措施：(1)将RC