【導(dǎo)讀】前文介紹的電源設(shè)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)會駕馭噪聲電源也是開關(guān)電源設(shè)計技巧之一，一種好的電源布局是在設(shè)計時最大程度的縮短實驗時間。因此，本文將教你如何解決電源噪聲問題。
電源設(shè)計技巧十例之一：為電源選擇最佳工作頻率
無噪聲電源并非是偶然設(shè)計出來的。一種好的電源布局是在設(shè)計時最大程度的縮短實驗時間。花費數(shù)分鐘甚至是數(shù)小時的時間來仔細(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。將輸出電壓與一個參考電壓進(jìn)行比較以生成一個誤差信號，然后再將該信號與一個斜坡相比較，以生成一個用于驅(qū)動功率級的 PWM（脈寬調(diào)制）信號。
電源噪聲主要來自三個地方：誤差放大器輸入與輸出、參考電壓以及斜坡。對這些節(jié)點進(jìn)行精心的電氣設(shè)計和物理設(shè)計有助于最大程度地縮短故障診斷時間。一般而言，噪聲會與這些低電平電路電容耦合。一種卓越的設(shè)計可以確保這些低電平電路的緊密布局，并遠(yuǎn)離所有開關(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(jī)會
斜坡是另一個潛在的會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問題，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(yīng)。
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）具有兩個電壓結(jié)點 (potential trip points)，結(jié)果是無序控制運行，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最初部分。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 放置。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。
圖2：兩種常見的電流模式噪聲問題
盡管我們已經(jīng)相當(dāng)仔細(xì)地設(shè)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(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)路正以其最快響應(yīng)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(jié)點，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，并用一個清潔的電壓源加以代替。這樣應(yīng)該就能夠改變該電壓源的輸出，以平穩(wěn)地改變電源輸出。如果這樣做奏效的話，那么就已經(jīng)將問題范圍縮小至參考電壓和誤差放大器了。
有時，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)）的旁路可能會使這種狀況得到改善。另外，使用柵極驅(qū)動電阻來減緩開關(guān)波形也可能會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(jié)點去除。對補(bǔ)償組件進(jìn)行架空布線 (air wiring) 可以幫助我們識別出哪里有問題。
相關(guān)閱讀：
如何解決電源設(shè)計中IC驅(qū)動電流不足的問題
http://coahr.cn/cp-art/80020003
淺析幾種新型特種集成開關(guān)電源設(shè)計實例
http://coahr.cn/power-art/80019823
基于SPWM技術(shù)的陀螺電源設(shè)計
http://coahr.cn/power-art/80019761
