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电源模块与LDO区别及如何克服电磁干扰

时间:2019-07-27 来源:meanwellpower.net浏览次数:148

  我们常用的DC-DC开关电源,但是由于其是集成模块,内部集成了开关控制器,功率MOSFET,功率电感,二极管,电容等DC-DC的常用组件,容易给我们一种错觉,DC-DC已经跟LDO一样简单使用了,只需要外部接一些电容,接一下反馈电阻就能工作了,其实狭窄意义上的DC-DC仅仅指的是DC-DC的PWM控制器,需要硬件设计师外接功率MOSFET,功率电感,二极管,电容等去实现,这样的电路在设计中一定要注意开关电流的回路设计,不然非常容易发生自激。

  故障现象:之前同事遇到一个问题,LTM4620总是在上电初期振荡一段时间,一段时间后才能稳定,基本上很容易复现,如果这个问题发生在使用分立的DC-DC加上外置的功率MOSFET,功率电感,二极管,电容的背景下,根本不需要怀疑,首先就是觉得开关充放电的回路在PCB设计时没有处理好,没有遵循回路最小,回路的上下投影明纬电源区域无其他高速信号的原则,但是对于集成模块,为啥会出现自激振荡还比较头疼,根本原因最终由于时间关系没有能够深究,但是当时我根据DC-DC的工作原理和以前调试分立的DC-DC电源的经验,感觉也许只是在这个频率段受到了干扰,形成了振荡,如果能够避开这个频率段,应该可以消除振荡。

  在这个故障中,我们把电阻减小为0欧(开关频率250K,LTM4620最低只能为400K)或者增大为240K(直接连接到INTVCC)(开关频率750K)均实现了故障的消除,其实本来也可以通过测量LTM4620SW引脚处的频率,直接测量出电源芯片的开关频率,但是故障板中此引脚没有扇出过孔,无法测量。

  举一反三:既然DC-DC模块的开关电源的开关频率可以调节,那么该如何选择合适的开关频率呢。

  理论上需要遵循以下原则,如果考虑效率,当输出电压较低(相对于输入电压比较,工作占空比较台湾明纬低时),尽量选择较低的开关频率,以降低因为功率MOSFET的开关损耗来提供工作效率,当输出电压较高(相对于输入电压比较,工作占空比较高时),尽量选择较高的开关频率。

  开关频率还有一个重要的影响因素,如果开关频率越低,则所需要的电容越大,所需的电感也越大,这就是早期的开关电源外置的功率电感和电容都是很大个,现在频率上去了,无论是分立DC-DC的整个电路体积还是集成模块的体积都小了。

  开关频率越大,其纹波越小,这个也可以理解,我开关次数多了,相当于控制的精度提高了,纹波也就小了。

  1,从性能分,接地分成四类:。

  安全接地,工作接地(数字地,模拟地,功率器件地),防浪涌接地(雷击浪涌,上电浪涌),防静电接地,前文书中讲过,“接地的目的决定了接地方式”,目的即指其实现的功能,基本上所有的接地都可以归结到这四类里面来,meanwell每个接地前都要先明确该接地属于哪一种。

  2,接地追求的目标是地阻抗低,地稳定,地均衡。

  地阻抗低很好理解,用粗的线缆即可,但有一个问题一定不能忽视,比如我通过一个大电感接地了,如果地线上跑的地电流的波动频率是0.00000001Hz,这个大电感的感性效应表现得就很不明显,等同于直接接地了,但如果波动电流是1000000Hz的话,感抗=jωL=j2πfL,就显得很大了,这种情况下,相当于高频接地很差,各位看官可能会说了,你胡来吧你,谁会用个大电感接地呢,第一是在某种状态下会有这种方式的,第二是即使不这样接个电感,普通电缆的走线电感在高频下也是不容忽视的,总结为一句话,低频接地≠高频接地,即低阻抗的接地要分析是属于高频还是低频的接地。

  地稳定是比较好理解的,一般来说,接地阻抗足够低的话,地电流泻放容易,且不会在底线上产生啥子压降,就如一个超大的电容,电荷的海洋,具有无限宽广的胸怀,多创联电源少进来都波澜不惊,地均衡比较容易被忽视,对于一个信号来说,有用部分是两条线上的压差,如果地线漂移了,两条线上对地线的压差同等的上升或下降,即差模电压值维持不变,共模电压发生变化,其实电路功能是照常实现的,就像水涨船高,您比我高3cm,站在船上,船上浮了,您依然还是高我3cm,这种情况在静电防护的时候常用到,一个静电脉冲通过空气打到电路板上,针对局部的电路,距离远近的不同,肯定会导致产生静电感应的压差,这时候用一块金属板隔一下的话,即使该金属板浮空,对金属板后面的电路板来说,感应的将是均匀的电场,虽然感应干扰仍然存在,但起码电路上是基本均衡的,当然如果此金属板接地更好啦,当然共模电压一般不会维持住,因为传输线的阻抗不均匀,往往会转成差模电压干扰,地均衡的问题最好不要让我们面对,但没办法的时候,如浮地设备,不得不受到静电冲击的电路板,防护时候要考虑地均衡问题。

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