電源噪聲是一個(gè)經(jīng)常出現(xiàn)的結(jié)果，設(shè)計(jì)者和其他參與電子生產(chǎn)的人必須預(yù)測并計(jì)劃減少它們。以下是實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)的一些可行的方法。
1、應(yīng)用濾波器
一個(gè)具有多種相關(guān)可能性的選項(xiàng)是使用濾波技術(shù)來管理電源噪聲。例如，您可以使用輸出電容來最小化噪聲，因?yàn)樗鼈儠?huì)對電源電路的輸出阻抗產(chǎn)生反應(yīng)。但是，電容具有等效串聯(lián)電阻(ESR)和等效電感(ESL)。選擇具有較低ESR和ESL的電容將減少噪音。
但是，請注意，ESR的急劇降低(可以通過用陶瓷電容代替電解電容來實(shí)現(xiàn))可能會(huì)導(dǎo)致電源不穩(wěn)定，因?yàn)镋SR可能會(huì)提供與反饋相關(guān)的誤差信號。
另外，鐵氧體磁珠特別適合過濾高頻輸出噪聲。它們能耗散高頻噪聲能量，并在很寬的頻率范圍內(nèi)耗散。但是，鐵氧體磁珠在所需的頻率范圍內(nèi)會(huì)變成電阻，過多的噪聲會(huì)以熱量的形式消散。
電磁干擾和射頻干擾濾波器也有助于噪聲管理，因?yàn)樗鼈兛梢苑乐惯@些類型的電噪聲進(jìn)入系統(tǒng)并破壞其功能。這些濾波器還可以阻止您的設(shè)備將電噪聲傳到電線上。第二點(diǎn)很重要，因?yàn)檎O(jiān)管機(jī)構(gòu)規(guī)定了設(shè)備可以產(chǎn)生多少噪聲并通過交流電線傳輸。在北美和歐洲也有不同的限制。
鉗位濾波器(所謂的鐵氧體鉗位)是其他流行的干預(yù)方法，特別是在計(jì)算機(jī)或辦公設(shè)備等產(chǎn)品中。這些濾波器有一個(gè)嵌入塑料中的圓柱形鐵氧體磁芯，并縱向分成兩部分。鉗位濾波器的主要優(yōu)點(diǎn)是您可以在現(xiàn)有的電子設(shè)備設(shè)置中使用它，而無需切斷電纜。這些濾波器還可以保護(hù)設(shè)備免受靜電影響。
2、明確設(shè)備的預(yù)期工作溫度
極端溫度會(huì)損壞電子產(chǎn)品并導(dǎo)致更多的電源噪聲。然而，通過結(jié)合設(shè)計(jì)考慮和客戶教育，公司代表可以增加用戶對產(chǎn)品性能滿意的可能性。
例如，一個(gè)通風(fēng)的電源可以使系統(tǒng)保持在合適的溫度，但如果人們要在多塵或潮濕的環(huán)境中使用這些產(chǎn)品，那么它就不是一個(gè)合適的選擇。此外，如果電源有可能變熱并對操作員帶來燒傷風(fēng)險(xiǎn)，設(shè)計(jì)人員必須考慮最有效的方法來保持其冷卻。
相反，寒冷的天氣會(huì)增加輸出電壓的紋波，增加系統(tǒng)噪聲。低溫也可能對電源的輸出調(diào)節(jié)能力產(chǎn)生負(fù)面影響。電子產(chǎn)品通常在低溫下比在高溫下表現(xiàn)更好，但任一方向的極端溫度都會(huì)損害設(shè)備的性能。
建議客戶不要在冷到足以增加系統(tǒng)噪聲的天氣中操作產(chǎn)品，這是一種直接的減少噪音的方法。與此相關(guān)地，提供一份詳細(xì)的規(guī)格表，讓人們在擁有或使用產(chǎn)品時(shí)可以輕松的參考。
3、注意PCB的設(shè)計(jì)
PCB對于許多帶電源的設(shè)備來說都是必不可少的，而且它們還在不斷改進(jìn)中。最新的創(chuàng)新之一是使用3D打印來制作PCB。然而，即使人們在探索新的生產(chǎn)方法，一些減輕電源噪聲的最佳實(shí)踐仍然是不變的。
對于初學(xué)者來說，保持PCB信號走線的尺寸盡可能窄和薄。寬度為4-8mm且厚度小于8mm的跡線通常是理想的。將PCB的跡線保持在這些建議的限制范圍內(nèi)，應(yīng)該最大限度地減少電容耦合，這將減少噪聲，尤其是高頻下出現(xiàn)的聲音。
在規(guī)劃走線布局時(shí)，確保相鄰跡線之間的距離始終大于它們的寬度。這樣做會(huì)減少串?dāng)_的幾率。如果PCB上有兩個(gè)相鄰的信號層，請檢查其中一層是否有水平布線，另一層是否有垂直布線，這是減少串?dāng)_的另一種方法。將電源線和所有其他PCB輸入通過濾波器也可以降低噪聲。
在處理與敏感信號相關(guān)的PCB走線時(shí)，無論該線路和振蕩電路是否在同一PCB層上，都應(yīng)使其遠(yuǎn)離振蕩電路。
將PCB設(shè)計(jì)成獨(dú)立的區(qū)域是另一種影響信號完整性的噪聲管理技術(shù)。將模擬信號和數(shù)字信號分開是一種最合適的做法。數(shù)字信號會(huì)產(chǎn)生高頻噪聲，從而導(dǎo)致這兩種類型的電路出現(xiàn)錯(cuò)誤。同樣，在PCB上要將高頻信號與低頻信號分開。
4、尋求后級調(diào)整的方案
在電源輸出中加入第二個(gè)低噪聲穩(wěn)壓器是另一個(gè)降低噪聲的考量方向。此選項(xiàng)會(huì)增加總體設(shè)計(jì)成本，但這是一種普遍選擇的方法。
人們通常使用低壓差線性穩(wěn)壓器來減輕電源噪聲。這樣做可以使輸出紋波至少減少一個(gè)數(shù)量級或更多。應(yīng)用LC或RC濾波器可以進(jìn)一步提高降噪效果。
但是，如果選擇在設(shè)計(jì)中使用RC或LC濾波器，請花些時(shí)間來選擇最合適的濾波器。RC濾波器要求電源有通風(fēng)設(shè)備，能有效地散去電阻產(chǎn)生的熱量。此外，雖然RC濾波器相對便宜，但它們僅適用于小負(fù)載電流，最適合管理低功率信號。
相反，LC濾波器適用于負(fù)載較重的電流，并且會(huì)減輕高功率信號。這些濾波器不需要補(bǔ)充通風(fēng)設(shè)備，因?yàn)殡姼胁划a(chǎn)生熱量。
5、對電源噪聲有一個(gè)現(xiàn)實(shí)的觀點(diǎn)
這些策略將幫助您控制電源中的噪聲。然而，最后要記住的是您無法消除噪音，因此定義什么是您的產(chǎn)品可接受的噪聲水平總是有用的。
一旦確定了這一點(diǎn)，就可以更輕松地選擇上述一種或多種策略，并應(yīng)用它們來獲得所需的結(jié)果。如果你正在設(shè)計(jì)一個(gè)以前產(chǎn)品的更新版本，結(jié)合客戶反饋，可以突出設(shè)計(jì)的弱點(diǎn)，改善這些弱點(diǎn)可以降低電源噪聲，同時(shí)帶來其他好處。
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