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スイッチング電源のリップル試験と改善
2024-12-30
ふはあ

1. リップル試験方法

オシロスコープの帯域幅を 20M に設定し、読み取り値のピークツーピーク値を選択し、オシロスコープのプローブのクリップとアース線を取り外します (クリップとアース線は、アンテナがノイズを受信するようにループを形成し、ノイズが発生するためです)。不要なノイズ)、接地リングを使用します(接地リングなしで行うこともできます。ただし、それによって生じる誤差を考慮する必要があります)、10UF の電解コンデンサと 0.1UF のセラミックコンデンサをプローブに並列に接続し、オシロスコープのプローブが出力に直接接触していない場合は、オシロスコープのプローブを使用して直接テストします。ツイストペアを使用するか、50Ω同軸ケーブルを使用して測定します。

第二に、スイッチング電源波紋の主な分類

スイッチング電源の出力リップルは主に次の 5 つの側面から発生します。

(1) 入力低周波リップル。

(2) 高周波リップル。

(3) 寄生パラメータによるコモンモードリップルノイズ;

(4) パワーデバイスのスイッチング過程で発生する超高周波共振ノイズ。

(5) 閉ループ制御制御により発生するリップルノイズ。

3. 改善方法

(1) 低周波リップルは出力回路のフィルタ容量に関係します。低周波リップルを抑制する一般的な方法: 出力低周波フィルタのインダクタとコンデンサのパラメータを増加します。

  • コンデンサのリップルには 2 つの成分があります。1 つは充電および放電中の電圧の上昇と下降で、もう 1 つは電流がコンデンサに出入りするときの ESR の I*R 電圧降下です。
  • 出力リップルと出力容量の関係 Vripple=Imax/(Co×f) から、出力容量値を増やすとリップルを低減できることがわかります。
  • 並列接続して ESR 値を下げるか、低 ESR コンデンサを使用してください。

(2) 高周波リップルノイズは、主に部品パラメータの不一致やスイッチング電源の内部回路の寄生影響によって発生します。たとえば、コンデンサの寄生インダクタンスや抵抗の寄生容量により、高周波リップル ノイズが発生します。このノイズは通常、周波数は高くなりますが、振幅は比較的小さくなります。一般的に使用される抑制方法:

  • 多段階フィルタリングを使用します。
  • 出力増加高周波フィルター
  • スイッチング電源の動作周波数を上げると高周波リップル周波数が大きくなります

(3) コモンモードリップルノイズは、スイッチング電源の内部回路の部品間の電位差によって発生します。スイッチング電源が高周波で動作すると、電位差により部品間に電流が流れ、コモンモードリップルノイズが発生します。この種のノイズは回路の性能や安定性に大きな影響を与えるため、抑制するための対策が必要です。

  • 特別に設計された EMI フィルターを使用します。
  • スイッチンググリッチ振幅を低減する

(4) 超高周波共振ノイズは、スイッチング電源の内部回路における部品間の共振効果によって発生します。スイッチング電源が高周波で動作すると、部品間の共振効果により電流や電圧が変動し、超高周波の共振ノイズが発生します。この種のノイズは回路の性能や安定性に大きな影響を与えるため、抑制するための対策が必要です。

  • ソフトリカバリ特性ダイオードを使用。
  • 接合容量が小さいスイッチング トランジスタを使用します。
  • 配線長を短くしてください。