小弟大學(xué)研究生一枚,在使用開關(guān)電源時遇到了比較棘手的共模噪聲干擾問題,特來請教各位前輩:
所有開關(guān)電源的輸出都有共模噪聲和差模噪聲,對于差模噪聲,通過合理設(shè)計LC濾波器就可以達到理想的濾波效果;對于共模噪聲,一般設(shè)計的共模濾波器原理大概是這個樣子的:
其中起到關(guān)鍵濾波作用的是共模電感LCM和接地電容CY,簡單來說,就是對于共模噪聲,由電路到大地之間形成一個回路,LCM對共模信號有高阻抗,CY對共模信號具有低阻抗,二者分壓之后絕大部分共模信號被抑制,經(jīng)共模濾波器后輸出的共模噪聲極小。
這種濾波器效果確實不錯,但是并不適用于我的系統(tǒng),原因就在于我的系統(tǒng)是用在飛機上的,系統(tǒng)中只有懸浮地,沒有辦法在高空找到一個像大地一樣絕對靜止的地線,所以CY部分的接地電容電路等于是沒有辦法發(fā)揮作用的。這就要求我重新找到一種懸浮地系統(tǒng)的共模電源噪聲濾波方法。
下面穿插一段,簡單說明我為什么要濾除共模噪聲:
我的系統(tǒng)對供電噪聲要求極高,希望能夠壓到1mv以內(nèi),因此我對開關(guān)電源的輸出噪聲進行濾波,在開關(guān)電源的使用過程中我發(fā)現(xiàn),開關(guān)電源的噪聲壓到一定程度就再也壓不下去了,我采用了包括設(shè)計LC濾波器以及加一級LDO電源等各種方法,發(fā)現(xiàn)噪聲大小始終不變,穩(wěn)定在10mV左右。進一步研究后我認為,這部分以差模方式表現(xiàn)出來的10mV噪聲,其實是電源共模噪聲在系統(tǒng)供電輸入端轉(zhuǎn)化來的,由于系統(tǒng)正負端電路不對稱,共模信號在這里就可以轉(zhuǎn)換為差模信號,而LC電路和LDO只對于差模噪聲有抑制作用,對于這種供電系統(tǒng)的共模輸出沒有效果,這種無法濾除的共模信號經(jīng)過各種差模濾波器后,在濾波器輸出端再次轉(zhuǎn)變?yōu)?0mV的差模信號,因此也就出現(xiàn)了最后的“永遠無法慮掉”的這10mV差模噪聲。
在小弟我看來,對于一個懸浮地的系統(tǒng),如果想抑制這種電源輸出的共模噪聲,就只有LCM也就是共模電感尚有一些作用,但是作用也比較有限,原因是:正如我之前所說的,一個能夠接地的共模信號濾波器正常工作的結(jié)構(gòu)有兩個,一個是共模阻抗較大的LCM共模電感,另一個是共模阻抗極小的CY接地電路,這兩個電路分壓可以使輸出的共模噪聲極大降低。但是對于一個懸浮地的系統(tǒng),無法構(gòu)建CY接地電路,因此僅僅是LCM共模電感的共模阻抗和“被供電系統(tǒng)”本身的共模阻抗之間分壓,其濾波結(jié)果并不理想,只能說是“有一定的抑制作用”。
所以小弟在這里特別請教各位高手,對于一個懸浮地的供電系統(tǒng),難道只有共模電感器件這一種濾波方法么?大家在實際的使用過程中有內(nèi)有遇到類似的這種共模轉(zhuǎn)差模造成的電源輸出噪聲,又是如何濾除共模的呢?謝謝!