标签: tps5430,开关电源，噪声

  欢迎转载，转载请说明出处！ 关键字：开关电源，buck电路，snubber电路，开关噪声，RC snubber，RCD snubber电路，EMC，EMI，振铃，过冲，能量   1 开关电源开关噪声和对策概述 TPS5430集成110m ohm的开关管的BUCK电源IC，支持5.5-36V的输入电压，最低可以输出1.22V。开关电源开关噪声会产生很严重emc和纹波问题，是50-300Mhz频段EMC重要奉献者，也是难解决的问题。   从理论上，减少开关电源的的电路的回流回路，同时采用合理的器件（肖特基二极管，低ESR的电容）来降低开关电源固有的缺陷，但是实际上的设计受制于成本，空间，时间的影响，我们没有办法设计完全符合条件的开关电源PCB，即使非常严格的按照了设计规则设计，走线长度等效电感，回流路径等效电感，引脚等效电感也是无法避免的，仍然会造成电路的振铃和EMC问题。 Snubber电路技术是一个非常简单实用的技术，不需要有很深的背景知识就可以实现理想的性能。Snubber 电路作用主要有以下方面： ·减少和消除电压和电流毛刺和尖峰 ·限制dI/dt 或者 dV/dt（电压和电流的变化） ·保护mosfet工作在安全的电压（振铃的影响） ·降低mosfet 发热（能量转移到电阻和负载上） ·降低开关损耗 ·衰减电压和电流振铃造成的EMI问题 Snubber电路有很多种类，常用RC（电阻电容）和RCD（电阻电容二极管）被动snubber电路，元件少而简单，性价比非常高，本设计主要就是基于RC snubber电路的应用和实验。   2 TPS5430 BUCK开关电源应用电路：     DEMO 电路： TPS5430 BUCK开关电源官方资源： http://www.ti.com.cn/product/cn/tps5430 TPS5430 BUCK开关电源datasheet： http://www.ti.com.cn/general/cn/docs/lit/getliterature.tsp?genericPartNumber=tps5430fileType=pdf TPS5430 BUCK开关电源demo： http://www.ti.com.cn/cn/lit/ug/slvu157/slvu157.pdf       3 TPS5430 BUCK开关电源性能测试和改进（RC snubber 电路） 3.1 TPS5430 BUCK开关电源性能改进和方法： 原来的DEMO的电路因为考虑到成本，采用的滤波器比较便宜，所以无论在空载和重载的情况下都是比较大的ripple。 所以在后面做了两个方面的改进： 方案一、原始Demo 方案二、在方案三的基础上，增加二极管非线性抑制电路（3.3ohm 1nF） 方案三、增加LC滤波器L=4.7uH C=120uF（60m ohm ESR， 20V耐压） 3.2 TPS5430 BUCK开关电源性能 Demo电路（5 ohm 负载1A电流）   V ripple（5ohm 负载@1A） 不限制带宽（500MHZ）： 可以看出，噪声主要集中于开关高频噪声，具有超过1000mV pk-pk（不限带宽），虽然可能对于音频已经影响不大，但是的确是存在的高频开关噪声，不仅是EMC的重要源泉，更重要的是造成不干净地的因素，是重点消除的对象       观察二极管和mosfet开关振铃：     3.2 TPS5430 BUCK开关电源性能 增加snubber 电路： 3.3ohm和1nF （5 ohm 负载1A电流）   V ripple（5ohm 负载@1A） 不限制带宽（500MHZ）：   噪声主要集中于开关高频噪声，300mV pk-pk（不限带宽），已经大大降低。       观察二极管和mosfet开关振铃：   3.4方案三、增加LC滤波器L=4.7uHC=120uF（60m ohm ESR， 20V耐压） 在5ohm负载下，电感之前的波形（200MHZ）     在5ohm负载下，电感之后前的波形（20MHZ）       改善后的开关波形 此时输出已经测试不出来噪声，测试出来的只是底噪，已经非常接近模拟电源的性能。   4.开关电源开关噪声进一步改善 高频开关噪声的抑制可以配合其他的器件完成进一步的噪声抑制，比如增加穿心磁珠或者磁珠进一步的降低噪声和纹波，需要考虑滤波电容的位置以改善系统的性能。 比如配合TDK铁氧体磁珠型号和特性，配合上面的措施可以获得1mV以下的ripple。     参考： 1. 升压转换器开关节点的振铃最小化： http://www.ti.com.cn/cn/lit/an/zhca057/zhca057.pdf 2. DESIGN OF SNUBBERS FOR POWERCIRCUITS： http://www.cde.com/tech/design.pdf 3. Snubber Circuits： http://ken-gilbert.com/images/pdf/snubber.pdf 4. TPS5430 BUCK开关电源官方资源： http://www.ti.com.cn/product/cn/tps5430 5. TPS5430 BUCK开关电源datasheet： http://www.ti.com.cn/general/cn/docs/lit/getliterature.tsp?genericPartNumber=tps5430fileType=pdf 6. TPS5430 BUCK开关电源demo： http://www.ti.com.cn/cn/lit/ug/slvu157/slvu157.pdf