無噪聲電源適配器設(shè)計(jì)

無噪聲電源并非是偶然設(shè)計(jì)出來的。 一種好的電源布局是在設(shè)計(jì)時(shí)較大程度 的縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間。花費(fèi)數(shù)分鐘甚至是數(shù)小 時(shí)的時(shí)間來仔細(xì)查看電源布局，便可以省 去數(shù)天的故障排查時(shí)間。圖 1 顯示的是電源內(nèi)部一些主要噪聲敏感型電路的結(jié) 構(gòu)圖。將輸出電壓與一個(gè)參考電壓進(jìn)行比 較以生成一個(gè)誤差信號(hào)，然后再將該信號(hào) 與一個(gè)斜坡相比較，以生成一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)電源內(nèi)部一些主要噪聲敏感型電路的結(jié) 構(gòu)圖。將輸出電壓與一個(gè)參考電壓進(jìn)行比 較以生成一個(gè)誤差信號(hào)，然后再將該信號(hào) 與一個(gè)斜坡相比較，以生成一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)其他反饋組件緊跟其后。并且，串聯(lián)電阻 -電容也可能形成補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。較理想的結(jié)果 是，將電阻靠近誤差放大器輸入端放臵， 這樣，如果高頻信號(hào)注入該電阻-電容節(jié)點(diǎn) 時(shí)，那么該高頻信號(hào)就不得不承受較高的 電阻阻抗—而電容對(duì)高頻信號(hào)的阻抗則 很小。 斜坡是另一個(gè)潛在的會(huì)帶來噪聲問 題的地方。斜坡通常由電容器充電(電壓模 式)生成，或由來自于電源開關(guān)電流的采樣 (電流模式)生成。通常，電壓模式斜坡并 不是一個(gè)問題，因?yàn)殡娙輰?duì)高頻注入信號(hào) 的阻抗很小。而電流斜坡卻較為棘手，因 為存在了上升邊沿峰值、相對(duì)較小的斜坡 振幅以及功率級(jí)寄生效應(yīng)。

圖 1 低電平控制電路的諸多噪聲形成機(jī)會(huì) 

圖 2 兩種常見的電流模式噪聲問題

圖 2 顯示了電流斜坡存在的一些問 題。第一幅圖顯示了上升邊沿峰值和隨后 產(chǎn)生的電流斜坡。比較器(根據(jù)其不同速度) 具 有 兩 個(gè) 電 壓 結(jié) 點(diǎn) (potential trip points)，結(jié)果是無序控制運(yùn)行，聽起來更 像是煎熏肉的聲音。

利用控制 IC 中的上升邊沿消隱可 以很好地解決這一問題，其忽略了電流波 形的較初部分。波形的高頻濾波也有助于 解決該問題。同樣也要將電容器盡可能近 地靠近控制 IC 放臵。正如這兩種波形表 現(xiàn)出來的那樣，另一種常見的問題是次諧 波振蕩。這種寬－窄驅(qū)動(dòng)波形表現(xiàn)為非充 分斜率補(bǔ)償。向當(dāng)前斜坡增加更多的電壓 斜坡便可以解決該問題。盡管您已經(jīng)相當(dāng) 仔細(xì)地設(shè)計(jì)了電源布局，但是您的原型電 源還是存在噪聲。這該怎么辦呢？首先， 您要確定消除不穩(wěn)定因素的環(huán)路響應(yīng)不 存在問題。有趣的是，噪聲問題可能會(huì)看 起來像是電源交叉頻率上的不穩(wěn)定。但真 正的情況是該環(huán)路正以其較快響應(yīng)速度 糾出注入誤差。同樣，較佳方法是識(shí)別出噪聲正被注入下列三個(gè)地方之一：誤差放 大器、參考電壓或斜坡。您只需分步解決 便可！第一步是檢查節(jié)點(diǎn)，看斜坡中是否 存在明顯的非線性，或者誤差放大器輸出 中是否存在高頻率變化。如果檢查后沒有 發(fā)現(xiàn)任何問題，那么就將誤差放大器從電 路中取出，并用一個(gè)清潔的電壓源加以代 替。這樣您應(yīng)該就能夠改變?cè)撾妷涸吹妮?出，以平穩(wěn)地改變電源輸出。如果這樣做 奏效的話，那么您就已經(jīng)將問題范圍縮小 至參考電壓和誤差放大器了。

有時(shí)，控制 IC 中的參考電壓易受開 關(guān)波形的影響。利用添加更多(或適當(dāng))的 旁路可能會(huì)使這種狀況得到改善。另外， 使用柵極驅(qū)動(dòng)電阻來減緩開關(guān)波形也可 能會(huì)有助于解決這一問題。如果問題出在 誤差放大器上，那么降低補(bǔ)償組件阻抗會(huì) 有所幫助，因?yàn)檫@樣降低了注入信號(hào)的振 幅。如果所有這些方法都不奏效，那么就 從印刷電路板將誤差放大器節(jié)點(diǎn)去除。對(duì) 補(bǔ)償組件進(jìn)行架空布線 (air wiring) 可 以幫助我們識(shí)別出哪里有問題。