如何做一个干净的电源切换器，避免产生电源噪声

我们都知道开关电源是很奇妙的东西。它们消除了线性电源中使用的笨重变压器，并提供高效的电源转换。他们可以上台或下台。如果输入电源降得太低，有些甚至足够聪明，可以处理这两种功能。而且它们变得易于使用：选择具有正确输入电压、输出电压和电流规格的芯片;添加一个便宜的电感器，可能还有一个或两个分立的 FET;把它放在一块板上——完成。

但是你有没有注意过这些东西产生和辐射的噪音?去拿一个带有 AM 检测器的便携式收音机，并将它放在任何插入式壁式充电器或您设计的最后一个切换器附近。调整 AM 广播频段，或者如果您能找到带有一些短波频段的收音机，请在那里收听。

以 20kHz 运行的老式廉价切换器往往会在整个 MF 和 HF 频谱中产生刺耳的噪声，峰值间隔为 20kHz。而且由于 20kHz 开关时钟不是那么稳定，它会随着温度、负载和几乎任何其他刺激而漂移。高频开关的作用大致相同，大信号是开关频率的倍数。而且它们还在开关频率的谐波之间消除了大量的宽带噪声。

这种噪声辐射，使用电源的内部布线作为天线，它也通过输入和输出引线作为共模信号传导，作为漂亮的天线并将噪声能量辐射到各处。主要噪声类型是由开关频率产生的开关噪声供应。他说，通常，对于非隔离式DC/DC转换器，此噪声的频带在500 kHz和3 MHz之间。但是，由于它取决于开关频率，因此可以使用低通滤波器轻松控制和滤除。开关噪声会产生输出纹波电压，如图1所示。可以使用无源LC低通滤波器或有源低通滤波器轻松滤除。在某些情况下，当CM噪声到达墙壁插座时，附近某处出现不平衡，共模信号变为差模信号，并被电源线/传输线带到很远的地方。

好旧的哑线性交流-直流电源没有这样做。

我注意到一些电源，特别是在 PC 中，缺少线路电压输入上的滤波器。听说有的厂家在用于通过FCC和CE认证的样品上安装了过滤器，然后在生产模型中省略了。当有人投诉并开始执法时，该模型早已停产。

使用适当的铁氧体材料通常可以消除从外壳中逸出的噪音。那是笔记本电脑电源线上的小甜甜圈形状的东西。

在部署多个开关转换器或稳压器以产生多个电压的系统中为了驱动各种负载，如处理器内核，I/O接口，FPGA，ASIC和模拟电路，如果这些转换器或POL稳压器的开关频率不同步，则拍频是常见问题。当两个或多个开关DC/DC转换器并联使用N + 1冗余解决方案以获得更高输出功率或更高可靠性时，应用中也会出现此问题。现在，如果转换器是非同步的，固定频率切换大约为1 MHz，并且源是公共总线，它们往往会在称为拍频的输入端产生低频噪声。它会在音频频率上产生不需要的输入AC纹波电流，从而产生不希望的声音和纹波电流。

我还听说过一个通过 FCC 规范的技巧，该技巧涉及故意调制开关频率，以便在更宽的频带上涂抹噪声，从而降低任何窄测量频带中的噪声功率。我称那是法律的文字，而不是精神。

那么为什么这是一个问题呢?这是大规模的污染。大多数城市和郊区环境现在都在 MF 和 HF 频谱中出现干扰各种服务的噪声，并且随着问题的恶化，更多的服务将受到影响。如果我们能够开始采取措施减少这种污染源，就像关闭污染工厂的河流一样，一切都会重新变得干净。

但这是谁的责任?是芯片制造商吗?能否通过更好的设计或更好的关于如何消除辐射和传导噪声的应用说明来解决问题?设备制造商如何更好地使用芯片并诚实地将过滤器留在BOM中以进行大规模生产?是否加强执法(如果是，谁来资助)?

您在处理切换器噪音方面有什么经验?如果设计不是您自己的，您是如何解决问题的?你得到责任方的满意了吗?