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技術專題
如何減少電路板的紋波
在PCB設計中如何減少紋波的產(chǎn)生呢？開關電源PCB設計的疏忽會由于電源網(wǎng)絡中的紋波而使整個電路癱瘓。如果沒有檢測到，電源紋波會導致嚴重的信號完整性問題。
是什么導致電源紋波
電源紋波是由電源的開關特性引起的現(xiàn)象。它通常發(fā)生在開關電源中，其中電感和電容會引入由開關頻率引起的噪聲。由開關頻率引入的電源紋波通常會在低頻諧振。
但是，低頻電源紋波并不是PCB設計人員唯一關心的問題。高頻功率紋波或振鈴也可以通過電感的寄生電容引入到開關電源的輸出中。振鈴發(fā)生在開關電源的通斷轉(zhuǎn)換期間，并通過沿紋波的尖峰來識別。
功率紋波如何影響電子電路
小船毫無問題地在柔和的波浪中巡游。但是，依賴于干凈電源的電子電路不能說相同的話。無論是低頻還是高頻，電源紋波都可能損害電路的功能。
電壓走線中存在的波紋可能會導致與相鄰電路的串擾。電力線上的高頻振鈴將耦合到IC上的信號引腳。的確，大多數(shù)IC可以容忍一定數(shù)量的噪聲，但更高頻率的噪聲超出了電源抑制比。
當開關模式噪聲和振鈴開始耦合到信號中時，將損害輸入讀數(shù)的準確性。通信信號以及電源紋波會導致信號完整性問題。功率紋波不僅僅是煩人的事。這是一個很嚴重的問題，可能會使電子電路癱瘓。
如何在PCB設計中減少電源紋波
除非你使用線性電源進行PCB設計，否則你將不得不處理電源紋波。為了減少電源紋波的影響，你必須減小初始峰值和隨后的后續(xù)紋波的幅度。
這里有一些方便的技巧可以解決設計中的電源紋波。
1.緩沖電路
可以在開關電源中的低端MOSFET的開關節(jié)點兩端放置一個由電阻器和電容組成的緩沖電路，以減少振鈴。兩種RC組合均用作阻尼器，吸收MOSFET改變狀態(tài)時釋放的能量。使用緩沖電路有助于減少振鈴發(fā)出的EMI。
2.引導電阻
引導電阻限制了振鈴噪聲的初始分支。它放置在與自舉電容串聯(lián)的高端MOSFET柵極的兩端。當在PCB設計中添加啟動電阻時，MOSFET的充電時間會增加，以抑制初始峰值。你需要對啟動電阻的值保持謹慎，因為流過的電流太少會影響開關電源的性能。可以通過限制MOSFET的充電電流來減小紋波。
3.穿心電容
你可能會想到，使用電容來消除紋波是個好主意。但是典型的電容僅有助于濾除低頻噪聲。為了減少高頻紋波，盡量使用穿通電容。穿心電容具有三個端子，可以在高頻下產(chǎn)生更好的插入損耗。
當然，最重要的是，相信可靠的仿真工具可以通過龐大的腳新模型參數(shù)庫準確地對電源和電源紋波進行建模，將大大提高你設計出電源紋波無法克服的電路的幾率。
通常，所有上述方法都同時用于為開關電源提供較好性能。作為PCB設計人員，你將希望在不影響電源效率的情況下腳大程度地減小電源紋波。