一种消除开关电源差模噪声的电路制造技术

一种消除开关电源差模噪声的设计方法，包括减小开关电源输入端电容的等效阻抗以及在整流桥堆的前端设置由电感L和电容C组成的LC滤波器，还包括一个消除开关电源振荡频率漂移的电路；所述消除开关电源振荡频率漂移的电路是用晶振产生振荡频率，然后再采用计数器降频，输出恒定的振荡频率；同时合理计算LC滤波器中电感L和电容C的取值，消除开关电源产生的差模噪声，减少电磁干扰现象，且本方法设计简单，不增加成本。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种开关电源，更具体的说，涉及一种消除开关电源内部差模噪 声的电路。
技术介绍
在电子产品快速发展的今天，几乎在世界的每一个角落都存在着各种电子产品， 它们提高了我们的生活质量。但是它们给我们的生活也带来了很多麻烦，其中最令人头痛 的是电磁干扰。如果一个电子产品的电子干扰比较严重，它会使它周围的电子产品无法正 常工作，甚至发生我们意想不到的结果，给人们带来危险。在很多国家，电磁干扰也被强制限制，比如中国的CCC认证，欧洲的的CE认证。在 现在竞争激烈的市场经济体制下，为了进一步提升自己产品的质量，赢得更大的市场占有 率，很多公司都进行电磁干扰方面的认证。电磁场是摸不着，看不到的东西，必须采用专用设备测试。这样给设计人员带来很 多困难，特别是缺乏测试设备的公司。开关电源作为一种非常常用的电子产品，也存在着电磁干扰，其无疑对正常使用 产生一定的影响。
技术实现思路
针对上述技术问题，本技术提供一种消除开关电源差模噪声的电路，该电路 能够有效消除开关电源中产生的差模噪声，降低开关电源的电磁干扰，而且可以简化设计， 减少成本。为达到上述目的，本技术采用的技术方案如下一种消除开关电源差模噪声的电路，包括减小开关电源输入端电容的等效阻抗以 及在整流桥堆的前端设置由电感L和电容C组成的LC滤波器，还包括一个消除开关电源振 荡频率漂移的电路。所述消除开关电源振荡频率漂移的电路是用晶振产生振荡频率，然后再采用计数 器降频。所述晶振的频率是3 100MHZ，所述计数器采用一级或多级计数器。更优选方案是上述晶振的频率是12MHZ，所述计数器采用一级计数器。所述减小开关电源输入端电容等效阻抗的方法是输入电容采用多个等效小电容 并联；或者，所述减小开关电源输入端电容等效阻抗的方法是在输入电容旁边并联一小 的聚酯电容，其一端放置于变压器初级的输入脚，其另一端放置于输入电容的地端。所述电感L和电容C组成的LC滤波器中电感和电容的计算方法是假设输入电 容的等效串联电阻为Re，开关电源工作时的纹波电流为Isw，此时输入电容两端的噪声电 压为=Vcv = Rc χ Isw，同时假设此开关电源没有差模滤波器，则此时频谱分析仪测试到的 噪声电流为IUSN = V/100 = Rc χ Isw/100，其中100为频谱分析仪的规定差模阻抗，为23个50欧姆电阻串联，则在每一电阻上的噪声电压为Vn。ise = IUSN χ 50 = 0.5 χ Rc χ Isw, 将噪声电压用dByV单位表示为601g(500x Rc χ Isw)，设开关电源的工作频率为fs，输 入电容在频率为仁时的串联等效电阻为Rcfs，则这时的噪声电压为601g(500 χ Rcfs χ Isw)，那么在测试起点频率为150KHz时的噪声为-201g(150000/fs)+601g(500 χ Rcfs χ Isw)，根据欧标CISra22-B在此频率时限制噪声为66dB μ V的标准，则必须衰减的噪声 为-201g(150000/fs)+601g(500 χ Rcfs χ Isw)-66，设LC滤波器的截止频率为 fBK，同时此 滤波器对噪声的衰减速率为 40dB，则有:-201g (150000/fs) +601g (500x Rcfs χ Isw) -66 = 40 χ lg(150000/fBK)由此计算出LC滤波器的截止频率fBK，而该截止频率又可以表示为 fBK= 1/，那么LC= 1/(2 π fBK)2，这样就可以计算出LC的值，然后先确定电容 C的值，再确定电感L的值。从频带上来看，差模噪声的基波频率与开关频率相同，目前多数开关电源的工作 频率在150KHz以下，这一频率在EMC测试以外，不用考虑。但是它的高次谐波却在测试范围 之中，导致有较宽的要处理的噪声。另一方面，现在的开关电源的工作频率振荡器多为电阻 R和电容C组成的RC振荡器，所以工作频率随着参考电压及其温度变化而变化。一旦基波 频率漂移，其高次谐波也跟着漂移。要在非常宽的频带上设计差模滤波器，比较困难，同时 也增加了成本。本技术采用晶振来产生电源的振荡频率，然后再用计数器降频，而且频 率越高，采用多级计数器降频后的频率越稳定。该方案有效消除了 RC振荡器的漂移缺陷， 再合理的设置整流桥堆前端的LC滤波器，使开关电源产生的差模噪声得到有效消除，且本 设计方法简单合理，不增加成本。附图说明以下通过附图对本技术技术方案予以详细描述图1是开关电源差模噪声产生原理分析图；图2是消除图1开关电源噪声源中振荡频率漂移的电路图；图3是频谱分析仪测试噪声电流连线图；图4是本技术设计方法实施例示意图。具体实施方式请参阅图1-图4，一种消除开关电源差模噪声的电路，包括减小开关电源输入端 电容的等效阻抗以及在整流桥堆的前端设置由电感L和电容C组成的LC滤波器，其特征在 于还包括一个消除开关电源振荡频率漂移的电路。消除开关电源振荡频率漂移的电路包 括产生振荡频率的晶振和用于降频的计数器。晶振的频率是3 100MHZ，所述计数器采用 一级或多级计数器。晶振的频率是12MHZ，所述计数器采用一级计数器。图1所示为开关电源输入端滤除开关噪声的电路简图，图中的Idm为差模噪声电 流(差模噪声电流的方向是变化的)，从图上可以看到差模噪声是由整流桥堆BDl传出来 的。如果从整流桥堆BDl看进去，差模噪声的阻抗Zdm主要是输入电容Cl和C2的等效串 联电阻ESR，假设输入电容的等效串联电阻ESR为零(忽略其它所有寄生电容参数)，则就 没有差模噪声。从时间上来看，差模噪声的产生有两个阶段在开关电源的功率MOSFET高频开关4的过程中，当整流桥堆BDl其中的两个二极管导通时，高频开关电流及其高次谐波不能被 输入电容Cl和C2全部旁路掉，从而使这些噪声传到整流桥堆BDl的左侧，此时差模噪声表 现为电压源的形式，如果在整流桥堆BDl的左侧加一 X电容(如上图的CXl)，就可以将差模 噪声基本旁路掉。当整流桥堆BDl的所有整流二极管全部关断时，差模噪声以电流源的形 式存在，它是通过暂时拉低整流桥堆BDl 二极管的阳极电压而表现为电流源。差模噪声的 这种表现形式很难用电容CXl消除它。从上面的分析可以知道差模噪声是以上述两种模 型交替切换，其切换频率是电网电压的两倍。而差模噪声电流方向变化频率与交流电流的 频率相同。图2是图1开关电源噪声源中消除振荡频率漂移的电路图。由晶振Y产生振荡频 率，再通过计数器的分频，形成恒定的频率输出。图4是本技术设计方法实施例示意图，从图2中输出的恒定频率通过电源管 理芯片来控制功率MOSFET高频开关管。图4中电感Ldm以及电容CX2组成整流桥堆前端 的LC滤波器。在计算该电感Ldm以及电容CX2时，需要通过图3所示的频谱分析仪测试出 噪声电流来进行计算。权利要求一种消除开关电源差模噪声的电路，包括减小开关电源输入端电容的等效阻抗以及在整流桥堆的前端设置由电感L和电容C组成的LC滤波器，其特征在于还包括一个消除开关电源振荡频率漂移的电路。2.根据权利要求1所述的消除开关电源差模噪声的电路，其特征在于所述消除开关 电源振荡频率漂移的电路包括产生振荡频率的晶振和用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种消除开关电源差模噪声的电路，包括减小开关电源输入端电容的等效阻抗以及在整流桥堆的前端设置由电感Ｌ和电容Ｃ组成的ＬＣ滤波器，其特征在于：还包括一个消除开关电源振荡频率漂移的电路。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蒲文旭，
申请(专利权)人：上海力申科学仪器有限公司，
类型：实用新型
国别省市：31