开关电源噪声的产生与抑制

随着我国电子工业的不断发展，电源模块市场需求量越来越大。电源模块相对于LDO，有效率高、功率密度高等优势。测试电源模块的输出噪声偏大，应该如何抑制噪声呢。

 

图1 低纹波噪声电源模块

一、电源模块噪声的产生

反激式开关电源拓扑结构，如图 1所示。由场效应管Q1导通，输入电流流过变压器和场效应管Q1，再场效应管Q1关断，使得输入电流通过电磁感应到变压器的输出端，实现能量的传递。由于变压器初级存在漏感，漏感和场效应管Q1的寄生电容产生振荡，振荡产生的减压尖峰，在能量传递过程中，也传递到了输出端，形成噪声。漏源级的电压波形如图 2所示。

图 2 反激式电源拓扑

 

图 3  场效应管漏极电压波形

二、好的布局设计抑制噪声

在设计的过程中，工程师们都会在场效应管DS两端加吸收电路，减小尖峰，可以有效的减小电源模块的输出噪声。

实际应用中，在模块输入输出端加电容，配合好的PCB布局可以更进一步的减小模块的输出纹波与噪声。PCB板的布局，根据电流的流向上放电容，电源模块纹波噪声都不再是问题。下图列举了两种布局方式。

图4  正确的滤波电容PCB板布局

 

图 5  错误的滤波电容PCB布局

周立功致远电子研发生产的E_URBD-6W系列模块电源设计时，考虑的电容以及变压器的布局，有效的减小了电源模块输出纹波噪声。下图是典型型号E2405URBD-6W的输出纹波噪声。

 

图 6  优异的纹波噪声