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48W反激电源纹波问题

做的24V2A的电源。我用的RM10的变压器,现在纹波加毛刺在在100mV以下,但是有一个和开关管频率相同的毛刺比较烦人,次级加了一个2.2uH的电感,没什么效果。肖特基RC吸收用的20R和102的贴片做吸收回路

 

大家帮我看一下板子有没有什么布线的问题,

纹波像这样 

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2011-10-18 16:03
怎么没有人啊??????
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2011-10-18 16:04
大家帮一下忙比较急
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2011-10-18 16:06
有没有神一样的人物啊???
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2011-10-18 16:08
@茂茂偷鱼
有没有神一样的人物啊???
真的很急在这等好人解答
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2011-10-18 16:17
是不是沉下去了
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sypf
LV.4
7
2011-10-18 16:21
@茂茂偷鱼
是不是沉下去了

我是打酱油的··

这个板子看起来反馈回路的走线太长了··

肖特基的走线也有点奇怪···

要是嫌波纹大····

可以考虑调反馈环路,或者直接在肖特基引脚附近加MLCC滤波····

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2011-10-18 16:26
@sypf
我是打酱油的··这个板子看起来反馈回路的走线太长了··肖特基的走线也有点奇怪···要是嫌波纹大····可以考虑调反馈环路,或者直接在肖特基引脚附近加MLCC滤波····
非常感谢。我就一直怀疑这个,mos附近的走线我觉得不太好,反馈那里是也有点问题,开始变压器有问题,调了很久现在变压器是好了,但是纹波的毛刺又到了,你说的加MLcc的滤波具体的参数能和我说一下吗?我加上去试一下
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2011-10-18 17:25

怎么又没有人动静了啊


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2011-10-18 17:25

大家帮帮忙啊


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160217
LV.5
11
2011-10-18 17:43

这个纹波跟PCB关系不大,或者说通过PCB来改善是很难的。

用共模滤波器能有效消除这种尖峰。

方法:加磁珠,串联在整流二极管阳极;串联在输出VCC

加磁环,也就是共模电感,输出端双线并绕在一个磁环上,滤波效果很好。

最后,不得不提醒你,必须采用正确的测量方法,否则尖峰测量值会偏大。采用接地环测量为佳

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2011-10-18 17:50
@160217
这个纹波跟PCB关系不大,或者说通过PCB来改善是很难的。用共模滤波器能有效消除这种尖峰。方法:加磁珠,串联在整流二极管阳极;串联在输出VCC加磁环,也就是共模电感,输出端双线并绕在一个磁环上,滤波效果很好。最后,不得不提醒你,必须采用正确的测量方法,否则尖峰测量值会偏大。采用接地环测量为佳
恩恩很是感谢。我加个工模试一下看看干扰怎么样,我总以为是布线的问题,行不行我都再给你回复一下
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160217
LV.5
13
2011-10-18 17:56
@茂茂偷鱼
恩恩很是感谢。我加个工模试一下看看干扰怎么样,我总以为是布线的问题,行不行我都再给你回复一下

呵呵,加共模电感的话,效果应该是立杆见影

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2011-10-19 08:49
@160217
呵呵,加共模电感的话,效果应该是立杆见影
是不错,现在50mV左右了,不过我还有个问题就是感觉夹在输出电容之间的那个棒状电感的感量太小了,我拆了以后发现,纹波上到200MV我用的2.2uH的是不是加大感量的话会好一些?一般那个棒状电感的值怎么计算????
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160217
LV.5
15
2011-10-19 09:29
@茂茂偷鱼
是不错,现在50mV左右了,不过我还有个问题就是感觉夹在输出电容之间的那个棒状电感的感量太小了,我拆了以后发现,纹波上到200MV我用的2.2uH的是不是加大感量的话会好一些?一般那个棒状电感的值怎么计算????

纹波分2部分组成:

一部分是频率等于开关频率的三角波,该部分是真正意义的纹波,通常理论纹波值就是计算这个纹波;这个纹波差模为主,频率低,要用差模滤波。这个纹波的主要来源:纹波电流在滤波电容ESR上的电压降。

另一部分就是本贴中的尖峰,这是EMI噪声,频率高,以共模为主,必须以共模滤波器滤除。这个纹波的主要来源:初级漏感引起的尖峰电压,二极管反向恢复引起的尖锋电压。

你说的那个2.2uH,属于差模滤波电感,加大它能降低输出纹波,具体衰减还跟后面的滤波电容大小有关,这个差模滤波器得充分考虑分布参数,并不是L越大,C越大,就效果越好,LC太大可能还会引起环路不稳定,通常L为1~10uH,而且电感必须采用单层线圈,以降低电感的分布电容。

以上就是反激开关电源输出纹波来源与特征,采用“消源”+“衰减”,根据需要对症下药,能解决大部分纹波问题。

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2011-10-19 10:10
@160217
纹波分2部分组成:一部分是频率等于开关频率的三角波,该部分是真正意义的纹波,通常理论纹波值就是计算这个纹波;这个纹波差模为主,频率低,要用差模滤波。这个纹波的主要来源:纹波电流在滤波电容ESR上的电压降。另一部分就是本贴中的尖峰,这是EMI噪声,频率高,以共模为主,必须以共模滤波器滤除。这个纹波的主要来源:初级漏感引起的尖峰电压,二极管反向恢复引起的尖锋电压。你说的那个2.2uH,属于差模滤波电感,加大它能降低输出纹波,具体衰减还跟后面的滤波电容大小有关,这个差模滤波器得充分考虑分布参数,并不是L越大,C越大,就效果越好,LC太大可能还会引起环路不稳定,通常L为1~10uH,而且电感必须采用单层线圈,以降低电感的分布电容。以上就是反激开关电源输出纹波来源与特征,采用“消源”+“衰减”,根据需要对症下药,能解决大部分纹波问题。
多谢多谢说的这么详细,我这里的尖峰测到了震荡频率和mos关断时的震荡频率一致,现在的变压器漏感很小,感觉应该不是变压器的问题,消除这个mos关断时的尖峰能不能从初级的吸收回路考虑?还有就是我现在板子加工模比较麻烦,再就是工模的大小怎么计算???还是经验值?这个尖峰能不能考虑次级肖特基RC吸收回路那里调一下?补充一下我的变压器工作的不连续模式的,是不是这种模式尖峰会大些???
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2011-10-19 10:33
@茂茂偷鱼
多谢多谢说的这么详细,我这里的尖峰测到了震荡频率和mos关断时的震荡频率一致,现在的变压器漏感很小,感觉应该不是变压器的问题,消除这个mos关断时的尖峰能不能从初级的吸收回路考虑?还有就是我现在板子加工模比较麻烦,再就是工模的大小怎么计算???还是经验值?这个尖峰能不能考虑次级肖特基RC吸收回路那里调一下?补充一下我的变压器工作的不连续模式的,是不是这种模式尖峰会大些???
还没解决?
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2011-10-19 11:54
@无源之水
还没解决?

加工模是好很多,50mV了差不多,感觉那个共模的分量还是有点大,看别人的基本没有,我做射频想尽量尽量小,最好能消除那个共模的干扰

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160217
LV.5
19
2011-10-19 12:41
@茂茂偷鱼
多谢多谢说的这么详细,我这里的尖峰测到了震荡频率和mos关断时的震荡频率一致,现在的变压器漏感很小,感觉应该不是变压器的问题,消除这个mos关断时的尖峰能不能从初级的吸收回路考虑?还有就是我现在板子加工模比较麻烦,再就是工模的大小怎么计算???还是经验值?这个尖峰能不能考虑次级肖特基RC吸收回路那里调一下?补充一下我的变压器工作的不连续模式的,是不是这种模式尖峰会大些???

尖锋的震荡频率要用示波器展开尖锋测量才准确。

要先判断尖锋来源,DCM模式二极管的尖锋一般没有,主要尖锋就是MOS关断时漏感引起的。变压器漏感小,还得考虑分布电感,特别是次级布线电感,会很大程度增加漏感。DCM的噪声通常比CCM小,EMI更容易做。

共模后面还要加Y电容接地,共模电感要用分布电容小的效果才好。

加不了共模,可以在输出线加磁珠,效果相同。

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160217
LV.5
20
2011-10-19 12:42
@茂茂偷鱼
加工模是好很多,50mV了差不多,感觉那个共模的分量还是有点大,看别人的基本没有,我做射频想尽量尽量小,最好能消除那个共模的干扰
再强调一下,错误的测量方法可能会增大尖锋的测量结果,示波器探头必须采用接地环。
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2011-10-19 14:07
@160217
尖锋的震荡频率要用示波器展开尖锋测量才准确。要先判断尖锋来源,DCM模式二极管的尖锋一般没有,主要尖锋就是MOS关断时漏感引起的。变压器漏感小,还得考虑分布电感,特别是次级布线电感,会很大程度增加漏感。DCM的噪声通常比CCM小,EMI更容易做。共模后面还要加Y电容接地,共模电感要用分布电容小的效果才好。加不了共模,可以在输出线加磁珠,效果相同。

示波器测量应该没有问题,我尝试拆掉Y电容那个尖峰变得很大到500mV。我感觉主要的可能是你说的分布电容的问题吧,我对于分布电感的概念比较模糊,布板也不太注意这个,你能帮我看一下板子有没有问题吗?还有就是分布感稍微解释一下吗?

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160217
LV.5
22
2011-10-19 14:54
@茂茂偷鱼
示波器测量应该没有问题,我尝试拆掉Y电容那个尖峰变得很大到500mV。我感觉主要的可能是你说的分布电容的问题吧,我对于分布电感的概念比较模糊,布板也不太注意这个,你能帮我看一下板子有没有问题吗?还有就是分布感稍微解释一下吗?

次级布线的分布电感,计为 Lks,变压器变比为 n ,则次级电感按照 n*n*Lks 折算为初级漏感,所以次级布线很重要。

要减少布线电感,就必须尽可能减小电流形成回路的面积,具体本例子,就是要让整流二极管 ,主滤波电容,次级线圈,它们形成的回路面积尽可能小

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160217
LV.5
23
2011-10-19 15:00
@茂茂偷鱼
示波器测量应该没有问题,我尝试拆掉Y电容那个尖峰变得很大到500mV。我感觉主要的可能是你说的分布电容的问题吧,我对于分布电感的概念比较模糊,布板也不太注意这个,你能帮我看一下板子有没有问题吗?还有就是分布感稍微解释一下吗?

显然,你的PCB布线不是最优的,主滤波回路的面积完全可以更小;并且,你采用双面板,完全能让电流回路面积接近0。

PCB问题不是三两下就能改,PCB并非可调试的对象,建议你确定一点,就是PCB引起的漏感是否起了决定作用,找到问题根源才能有效解决问题。

建议在板测量漏感,并与变压器漏感作比较,看看是否大了许多,如果是,才去修改PCB。

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geminisky
LV.5
24
2011-10-19 15:26
@160217
显然,你的PCB布线不是最优的,主滤波回路的面积完全可以更小;并且,你采用双面板,完全能让电流回路面积接近0。PCB问题不是三两下就能改,PCB并非可调试的对象,建议你确定一点,就是PCB引起的漏感是否起了决定作用,找到问题根源才能有效解决问题。建议在板测量漏感,并与变压器漏感作比较,看看是否大了许多,如果是,才去修改PCB。
都是大虾
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2011-10-19 17:30
@160217
显然,你的PCB布线不是最优的,主滤波回路的面积完全可以更小;并且,你采用双面板,完全能让电流回路面积接近0。PCB问题不是三两下就能改,PCB并非可调试的对象,建议你确定一点,就是PCB引起的漏感是否起了决定作用,找到问题根源才能有效解决问题。建议在板测量漏感,并与变压器漏感作比较,看看是否大了许多,如果是,才去修改PCB。
我在板上侧和拆下来基本没什么差别。大了几个uH,不过现在是得加共模电感了我重新布了一下板你能帮我看一下吗?提出一下改进效果 
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hy1957
LV.5
26
2011-10-20 09:01
@茂茂偷鱼
示波器测量应该没有问题,我尝试拆掉Y电容那个尖峰变得很大到500mV。我感觉主要的可能是你说的分布电容的问题吧,我对于分布电感的概念比较模糊,布板也不太注意这个,你能帮我看一下板子有没有问题吗?还有就是分布感稍微解释一下吗?
我认为可能还与示波器测量有关,应该使用测量探头的接地线尽量短,否则会使纹波看起来很大
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2011-10-20 09:12
@hy1957
我认为可能还与示波器测量有关,应该使用测量探头的接地线尽量短,否则会使纹波看起来很大
为了避免测试问题我用两款机器,同样的测试方法,结果就是现在这款有共模的噪声。
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160217
LV.5
28
2011-10-20 19:07
@茂茂偷鱼
我在板上侧和拆下来基本没什么差别。大了几个uH,不过现在是得加共模电感了我重新布了一下板你能帮我看一下吗?提出一下改进效果[图片] 

比原来好了一些。

首先,我不能肯定修改PCB后输出噪声会有立杆见影的变化,坦白说,我觉得改善可能不大。你的变压器初级漏感多大?焊接上PCB后漏感又是多大?

不过,单从PCB来讲,还有改善的空间。

为了尽量减少电流回路,既然你用了双面PCB,就要充分利用这个优势,让滤波电容的正负走线分别在bottom层/TOP层,并且让2条走线尽可能重合,由于上下电流方向相反,磁场抵消,就几乎没有漏感。

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2011-10-21 08:43
@160217
比原来好了一些。首先,我不能肯定修改PCB后输出噪声会有立杆见影的变化,坦白说,我觉得改善可能不大。你的变压器初级漏感多大?焊接上PCB后漏感又是多大?不过,单从PCB来讲,还有改善的空间。为了尽量减少电流回路,既然你用了双面PCB,就要充分利用这个优势,让滤波电容的正负走线分别在bottom层/TOP层,并且让2条走线尽可能重合,由于上下电流方向相反,磁场抵消,就几乎没有漏感。
漏感17uH左右在板上20uH左右,主要是我上一个板上没有哦工模的位置,这次我加上了一个工模,还有初级mos那里之前我用走线过长而且用的双面布线有重叠的地方我也怀疑是那个问题,你看一下现在最终板的布局 
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160217
LV.5
30
2011-10-21 09:04
@茂茂偷鱼
漏感17uH左右在板上20uH左右,主要是我上一个板上没有哦工模的位置,这次我加上了一个工模,还有初级mos那里之前我用走线过长而且用的双面布线有重叠的地方我也怀疑是那个问题,你看一下现在最终板的布局[图片] 

这个漏感确实不算大,由PCB引起的漏感增大影响应该也不大。

对于DCM硬开关,要完全消除MOS关断时产生的尖锋噪声是很难的,从你目前修改的程度来看,还有3个措施可供你采取:

1.次级整流二极管的阳极套一个磁珠;

2.输出共模电感的2端,分别用2个Y电容接地,这里是指接大地,接外壳,外壳再接大地。

3.变压器加屏蔽层。MOS关断的尖锋大部分都以电场的方式耦合到次级,在初级/次级之间加屏蔽有较大效果。

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2011-10-21 09:11
@160217
这个漏感确实不算大,由PCB引起的漏感增大影响应该也不大。对于DCM硬开关,要完全消除MOS关断时产生的尖锋噪声是很难的,从你目前修改的程度来看,还有3个措施可供你采取:1.次级整流二极管的阳极套一个磁珠;2.输出共模电感的2端,分别用2个Y电容接地,这里是指接大地,接外壳,外壳再接大地。3.变压器加屏蔽层。MOS关断的尖锋大部分都以电场的方式耦合到次级,在初级/次级之间加屏蔽有较大效果。
非常感谢这位大哥耐心细致的回答,从电路板上元器件再增加的可能性不大了,要改只能是走线,而且我这个没有外壳接地比较困难,我会尝试一下你的第三个办法,再次表示感谢
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