【導讀】前文介紹的電源設計技巧是要選擇最佳的工作頻率，但除了需要選擇合適的工作頻率外，學(xué)會(huì )駕馭噪聲電源也是開(kāi)關(guān)電源設計技巧之一，一種好的電源布局是在設計時(shí)最大程度的縮短實(shí)驗時(shí)間。因此，本文將教你如何解決電源噪聲問(wèn)題。
電源設計技巧十例之一：為電源選擇最佳工作頻率
無(wú)噪聲電源并非是偶然設計出來(lái)的。一種好的電源布局是在設計時(shí)最大程度的縮短實(shí)驗時(shí)間?；ㄙM數分鐘甚至是數小時(shí)的時(shí)間來(lái)仔細查看電源布局，便可以省去數天的故障排查時(shí)間。
圖 1 顯示的是電源內部一些主要噪聲敏感型電路的結構圖。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，然后再將該信號與一個(gè)斜坡相比較，以生成一個(gè)用于驅動(dòng)功率級的 PWM（脈寬調制）信號。
電源噪聲主要來(lái)自三個(gè)地方：誤差放大器輸入與輸出、參考電壓以及斜坡。對這些節點(diǎn)進(jìn)行精心的電氣設計和物理設計有助于最大程度地縮短故障診斷時(shí)間。一般而言，噪聲會(huì )與這些低電平電路電容耦合。一種卓越的設計可以確保這些低電平電路的緊密布局，并遠離所有開(kāi)關(guān)波形。接地層也具有屏蔽作用。
圖1：低電平控制電路的諸多噪聲形成機會(huì )
斜坡是另一個(gè)潛在的會(huì )帶來(lái)噪聲問(wèn)題的地方。斜坡通常由電容器充電（電壓模式）生成，或由來(lái)自于電源開(kāi)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(wèn)題，因為電容對高頻注入信號的阻抗很小。而電流斜坡卻較為棘手，因為存在了上升邊沿峰值、相對較小的斜坡振幅以及功率級寄生效應。
圖2 顯示了電流斜坡存在的一些問(wèn)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（根據其不同速度）具有兩個(gè)電壓結點(diǎn) (potential trip points)，結果是無(wú)序控制運行，聽(tīng)起來(lái)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(wèn)題，其忽略了電流波形的最初部分。波形的高頻濾波也有助于解決該問(wèn)題。同樣也要將電容器盡可能近地靠近控制 IC 放置。正如這兩種波形表現出來(lái)的那樣，另一種常見(jiàn)的問(wèn)題是次諧波振蕩。這種寬－窄驅動(dòng)波形表現為非充分斜率補償。向當前斜坡增加更多的電壓斜坡便可以解決該問(wèn)題。
圖2：兩種常見(jiàn)的電流模式噪聲問(wèn)題
盡管我們已經(jīng)相當仔細地設計了電源布局，但是原型電源還是存在噪聲。這該怎么辦呢？首先，要確定消除不穩定因素的環(huán)路響應不存在問(wèn)題。有趣的是，噪聲問(wèn)題可能會(huì )看起來(lái)像是電源交叉頻率上的不穩定。但真正的情況是該環(huán)路正以其最快響應速度糾出注入誤差。同樣，最佳方法是識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。只需要分步解決便可！
第一步是檢查節點(diǎn)，看斜坡中是否存在明顯的非線(xiàn)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(méi)有發(fā)現任何問(wèn)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。這樣應該就能夠改變該電壓源的輸出，以平穩地改變電源輸出。如果這樣做奏效的話(huà)，那么就已經(jīng)將問(wèn)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(kāi)關(guān)波形的影響。利用添加更多（或適當）的旁路可能會(huì )使這種狀況得到改善。另外，使用柵極驅動(dòng)電阻來(lái)減緩開(kāi)關(guān)波形也可能會(huì )有助于解決這一問(wèn)題。如果問(wèn)題出在誤差放大器上，那么降低補償組件阻抗會(huì )有所幫助，因為這樣降低了注入信號的振幅。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點(diǎn)去除。對補償組件進(jìn)行架空布線(xiàn) (air wiring) 可以幫助我們識別出哪里有問(wèn)題。
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