第!"卷第#期微计算机应用$%&’!"，(%’#!))*年+月,-./0.0,1234/5116-.53-0(7789:’，!))*!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!基于!"#$%电源模块的电源滤波器设计郑宇翔（中国科学院声学所数字系统集成部北京<)))>)）摘要：本文介绍了基于$-.0/电源模块的输出滤波器设计方案，并讨论了开关电源噪声消除的办法，既适合于不同厂商生产的开关电源的输出滤波，也适用于其他要求高稳定度、高精度电源的电路的输入滤波。关键词：开关电源&#&#电源模块准谐振零电流开关技术’("’(#共模差模$-.0/公司是美国著名的开关电源生产厂商，其标志产品是直流;直流变换器（?.;?.），以高的功率密度（@A*BCDE*），效率高于>)F和优异的可靠性指标著称，广泛用于航空航天领域。$-.0/的?.;?.模块采用的是准谐振零电流开关技术（G.7;H/.I），利用6.谐振回路使开关管在开通期间内谐振，流过开关管的电流为半波正弦波。而开关过程发生在电流为零的时刻，实现零电流开关，在关断期间内，开关管两端承受的电压等于电源电压。G.7;H/.I技术也称为软开关技术，开关过程中的电流为零，已经大大减小了功率损耗、提高了转换效率和可能产生的电压尖峰，但是由于器件本身的原因，仍然有两个主要的途径产生噪声。（<）由于开关器件、整流管同基板之间存在寄生电容，该电容在开关器件断开期间将存储的能量!I（!）通过开关器件泻放掉，一方面使电路损耗!I"JKC!增大，另一方面由于电压变化率过大，将引起米勒效应，产生严重的开关噪声，如图所示。<图<开关电源噪声产生示意图（!）整流管在恢复期间的反向电流曲线可能存在的较大的斜率（L#CL$），也会产生高频噪声，因此对4,-抑止的要求就更加严格。开关电源输出波形示意图（如图!所示）。图!开关电源输出波形示意图尖峰之间的时间间隔由开关电源主开关管的开关频率决定，$-.0/的开关频率高达本文于万方数据!))!;<!;!=收到，!))*;)=;!"收到修改稿。第+期微计算机应用7!7!"#$，因此可以达到很高的转换效率，从图中可以看到，尖峰噪声的频率比开关频率高的多，一般在%&’(&"#$。功率场效应管在开关过程中电压变化（)!*)"）经过两个串连电容的微分过后，产生一个频率为+&’(&"#$的尖峰噪声电流，这个噪声电流是共模的，和差模噪声相反，在直接的意义上说，不应该影响系统的工作。但是在测试电源的输出纹波时，由于示波器的噪声抑止能力有限，采用较长的接地线时，检测出较大的噪声纹波，一般要大出,’-).。这个共模噪声的抑止方法是在/01/0的输入地线处接一个电容，旁路共模电流，对这个电容的安全要求是2级的，耐压与铝基板的耐压是相同的。同时高频345*346也要尽量小，例如陶瓷、云母电容。开关电源的噪声简单分类示意图如图7所示。这里重点讨论开关电源的电磁兼容性（3"0），其中，共模噪声是研究和抑止的重点，这种形态的噪声很难发现和抑止，最终又会由于电路的不平衡转换成共模噪声而干扰电路。图7是设计的试验电路图，890:5公司的应用手册认为共模滤波器应该装在模块的输入端，但是在要求电源纹波极小的电路中，共模滤波器装在前端是不能满足要求的，这样可以抑止前级传导过来的共模电流，但是不能消图7以开关电源为中心的噪声为分类除在/01/0转换过程中产生的共模电流，经过实验发现应该接在输出端能够得到更好的噪声抑止效果。由于输出的共模电流是由电源模块内部的结构决定的，因此减小共模噪声更重要的是在输出电路中注意保持电路的平衡性和使用共模滤波器。典型设计接上如图;所示。图;实用开关电源输出滤波器、、、用于滤除共模噪声。作为共模扼流圈的、是绕在一个磁芯上的#7#;$+$,#7#;两组绕组，电感量一般几百微亨至几毫亨，其磁通方向相反，扼流圈的磁芯要求选用较难饱和导磁率稳定的材料，使用时严格控制电流，否则较大的电流使得磁芯饱和，滤波效果大大下降。、的作用是使电路中的共模电流有一个出口可以泻放到机壳大地，一般选择$+$,*容值为%%&&’,-&&<=，安全级为%，若是容值太大，在高频下345变得很大，出现漏电，不仅降低了可靠性，而且对操作人员造成威胁。、、、、、用于滤除差模噪声，这里、为的独石电容，$!$%$7$;#+#,$!$7&>!!=、为的钽电容，、为。这里滤除的主要噪声频段位于几千赫至$%$;!!=#+#,;>(!#万方数据!&"#$。至于更高或更低频段的噪声它们就无能为力了。7!I