開(kāi)關(guān)電源在電子設(shè)備中應(yīng)用十分廣泛，其效率高、體積小，是主要噪聲源之一。它可能會(huì)影響電路的性能，也可能影響其他電子設(shè)備的正常運(yùn)行。因此，了解開(kāi)關(guān)電源噪聲產(chǎn)生的原因及針對(duì)噪聲的有效對(duì)策具有十分現(xiàn)實(shí)的意義。

一、高頻開(kāi)關(guān)操作

開(kāi)關(guān)電源運(yùn)行時(shí)，通過(guò)頻繁切換能量轉(zhuǎn)換功率管來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種高頻切換會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁干擾。尤其當(dāng)開(kāi)關(guān)頻率較高時(shí)，噪聲會(huì)成為一個(gè)主要問(wèn)題。此外，較短的上升和下降波形時(shí)間也會(huì)產(chǎn)生更寬的噪聲成分頻譜。

二、寄生參數(shù)的影響

開(kāi)關(guān)電源中的電感器、電容器和電路板走線都表現(xiàn)出某些寄生參數(shù)。在高頻工作環(huán)境中，容易發(fā)生振動(dòng)、諧波、振鈴等問(wèn)題，從而產(chǎn)生噪聲。

三、電路中的環(huán)路噪聲

如果PCB布局設(shè)計(jì)不合理，噪聲很容易通過(guò)環(huán)路傳播，尤其是接地環(huán)路較大的情況下。這些干擾不僅會(huì)導(dǎo)致信號(hào)失真，還會(huì)降低性能和整體系統(tǒng)穩(wěn)定性。

四、開(kāi)關(guān)管中的開(kāi)關(guān)損耗

當(dāng)功率管打開(kāi)和關(guān)閉時(shí)，相關(guān)的電流變化會(huì)導(dǎo)致寄生電感中出現(xiàn)電壓峰值，從而形成噪聲源。這些噪聲尖峰會(huì)直接影響電路的性能。

五、有效的噪聲控制

1. 優(yōu)化PCB設(shè)計(jì)

正確的PCB布局設(shè)計(jì)是降低開(kāi)關(guān)電源噪聲最重要的措施。保持高頻開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)的走線長(zhǎng)度較短，優(yōu)化接地環(huán)路面積，并避免不必要的寄生耦合。

2. 選擇正確的組件

根據(jù)電路要求，選擇具有低寄生參數(shù)的電感器和電容器，以減少由于寄生效應(yīng)引起的噪聲。同時(shí)，選擇合適開(kāi)關(guān)速度的功率管也可以降低開(kāi)關(guān)損耗產(chǎn)生的噪聲。

3. 使用濾波元器件

在開(kāi)關(guān)電源的輸入和輸出端添加電感濾波器、EMI濾波器等濾波元器件。濾波器和旁路電容器有效抑制噪聲傳播。此外，在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)添加RC阻尼網(wǎng)絡(luò)也有助于減弱振鈴。

4. 改進(jìn)的接地設(shè)計(jì)

良好的接地設(shè)計(jì)對(duì)于電路的抗干擾性能很重要。使用單點(diǎn)接地或分離接地可以幫助減少地環(huán)噪聲。同時(shí)，添加低阻抗路徑可以減少高頻噪聲的傳播。

5. 屏蔽和絕緣

如果噪聲較強(qiáng)，可以使用金屬屏蔽或磁屏蔽來(lái)阻擋電磁干擾。此外，隔離變壓器是一種有效的解決方案，因?yàn)樗鼈儗⒃肼曉磁c敏感電路分開(kāi)。

結(jié)論

開(kāi)關(guān)電源中的噪聲是設(shè)計(jì)時(shí)無(wú)法完全避免的問(wèn)題，但可以通過(guò)適當(dāng)?shù)碾娐吩O(shè)計(jì)、元件選擇和降噪措施將其影響降至最低。了解噪聲產(chǎn)生的機(jī)理并采取有針對(duì)性的措施，不僅可以提高開(kāi)關(guān)電源的性能，而且可以保證設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性。有效的噪聲控制是電子產(chǎn)品質(zhì)量設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。