【经验】开关电源噪声产生的原因及抑制措施

时间： 2021-06-20 来源：韬略科技

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随着电力电子技术的不断创新，开关电源技术也在不断地提升。时至今日，开关电源已经以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用在几乎所有的电子设备中，是当今电子信息产业飞速发展过程中不可或缺的一种电源方式。但是开关电源的EMC的问题一直是一个头疼的事。

开关电源噪声产生的原因

那么开关电源噪声产生的原因有哪些呢？

（1）稳压电源芯片输出的电压不稳定，会产生一定的纹波。

稳压电源芯片输出不稳定电压有可能是稳压芯片的直流输出端产生误差、电源噪声的峰值幅度造成开关频率的上升沿或下降沿出现错误。而纹波的产生是在稳压电源芯片输出的不稳定造成电源噪声余量不足，使得纹波的产生。

（2）稳压电源无法实现对后端负载对于电流的需求的快速变化及时响应。

稳压电源芯片通过感知其输出电压的变化，调整其输出电流，从而把输出电压调整回额定输出值。多数常用的稳压源调整电压的时间在毫秒到微秒级别。因此，对于负载电流变化频率在直流或几百KHz之间时，稳压源可以很好的做出调整，保持输出电压的稳定。当负载瞬态电流变化频率超出这一范围时，稳压源的电压输出会出现跌落，从而产生电源噪声。

（3）负载瞬态电流在电源路径和地路阻抗上产生一定的压降。

抑制开关电源噪声的措施

（1）对于第一种开关电源产生的噪声，是芯片自身决定的，因此这种噪声我们只能接受，但是选择好一点的稳压电源芯片是必要的。这样就可以减少部分噪声，接受的噪声必然不会太高。

（2）对于第二种电源噪声的产生可以在负载前并联一个电容。

图1 电容去耦电路

当负载电流不变时，其电流由稳压电源部分提供，即图1的I0，方向如图所示。此时电容两端电压与负载两端电压一致，电流Ic为0，电容两端存储相当数量的电荷，其电荷数量和电容量有关。当负载瞬态电流发生变化时，由于负载芯片内部晶体管电平转换速度极快，必须在极短的时间内为负载芯片提供足够的电流。但是稳压电源无法很快响应负载电流的变化，因此，电流I0不会马上满足负载瞬态电流要求，因此负载芯片电压会降低。但是由于电容电压与负载电压相同，因此电容两端存在电压变化。对于电容来说电压变化必然产生电流，此时电容对负载放电，电流Ic不再为0，为负载芯片提供电流。根据电容等式：

只要电容量C足够大，只需很小的电压变化，电容就可以提供足够大的电流，满足负载瞬态电流的要求。这样就保证了负载芯片电压的变化在容许的范围内。这里，相当于电容预先存储了一部分电能，在负载需要的时候释放出来，即电容是储能元件。储能电容的存在使负载消耗的能量得到快速补充，因此保证了负载两端电压不至于有太大变化，此时电容担负的是局部电源的角色。

可以从另一个层面去理解这个电容充当电源的角色。如图2所示，从AB到电源这边看，可以把电源和电容等效成一个电源如图3所示的等效电路。

图2 电源电路

图3 等效电路

这样设计目标是，不论AB两点间负载瞬态电流如何变化，都要保持AB两点间电压变化范围很小，根据公式：

这个要求等效于电源系统的阻抗Z要足够低。在图2中，我们是通过去耦电容来达到这一要求的，因此从等效的角度出发，可以说去耦电容降低了电源系统的阻抗。

（3）对于第三种的开关电源的噪声，PCB板上任何电气路径不可避免的会存在阻抗，不论是完整的电源平面还是电源引线。对于多层板，通常提供一个完整的电源平面和地平面，稳压电源输出首先接入电源平面，供电电流流经电源平面，到达负载电源引脚。地路径和电源路径类似，只不过电流路径变成了地平面。因此一个好的完整的地平面是非常必要的。

虽然开关电源的应用非常广泛，但是开关电源的EMI问题也是最主要的。本文主要分析了开关电源噪声产生的三个原因，以及对应的措施，后续还会继续给大家带来更多有关于电源噪声的文章，欢迎大家持续关注。

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维爱普（VIIP）电源滤波器选型指南

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型号- VIP9-2B-06,VIP6-33N-30,VIP2-1B-06,VIP6-33G-150,VIP6-33M-100,VIP3-41A系列,VIP7-1B-16,VIP3-43D系列,VIP5-34G-50,VIP9-2B-03,VIP9-2B系列,VIP3-41A-20,VIP6-33M-60,VIP7-1B-10,VIP9-2B-01,VIP6-33N-150,VIP2-2A系列,VIP4-2A-10,VIP3-43D-06,VIP8-1P SERIES,VIP3-42C-10,VIP3系列,VIP1-1D系列,VIP2-2B-30,SCNF,VIP4-2A-03,VIP3-42C系列,VIP4-2A-01,VIP3-41A-30,VIP4-2A-06,VIP6-33N-40,VIP3-43D-10,VIP2-2A SERIES,VIP3-42C-06,VIP1-2G SERIES,VIP11-1C-10,VIP3-42C-20,VIP6D-13A-630,VIP7-1C-10,VIP6-33M-120,VIP3-42B-50,VIP1-2F系列,VIP7-1C-16,VIP3-41A-40,VIP6-33M-80,VIP4-2A SERIES,VIP6-33N-50,VIP5-34G-30,VIP6-33N-1000,VIP3-43D-40,VIP3-41A,VIP5-34G,VIP8-41G-60,VIP2-1B-10,VIP3-43D-25,VIP4系列,VIP1-1E系列,VIP6-33N-65,VIP2-2B-50,VIP3-42B系列,VIP3-41A-50,VIP3-43D-30,VIP3-32B-150,VIP3-31A系列,VIP1-2G,VIP1-2F,VIP7-1A-06,VIP2-1B-50,VIP3-43D-60,VIP5-33C,VIP3-31A-200,VIP3-32C系列,VIP3-42C-50,VIP1-1B系列,SCRC,VIP1-1E,VIP1-1D,VIP6-33M-150,VIP9-2C-06,VIP1-1C,VIP1-1B,VIP8-31D-30,VIP5系列,VIP1-1A,VIP6-33N-80,VIP2-2B-80,VIP9-2C-03,VIP7-1A-10,VIP9-2C-01,VIP3-43D-50,VIP3-43D-120,VIP3-43D-150,VIP1-2F SERIES,VIP11-1B-03,VIP(1)-(2)(3)-(4)-(5),VIP11-1B-01,VIP8-31C系列,VIP4-3A-100,VIP3-41A-80,VIP3-43D-80,VIP5-2A系列,VIP11-1B-06,VIP3-31A-100,VIP3-32B系列,VIP1-1C系列,VIP9-1A-03,VIP9-1A-01,VIP6系列,VIP9-1A-06,VIP4-1B-20,VIP9D-1A系列,VIP8-1A系列,VIP4-2B-200,VIP2-2B,VIP11-1B 系列,VIP9D-1A,VIP6-33N系列,VIP4-1B-10,VIP9D-2C系列,VIP2-2A,VIP5-33C-30,VIP9-2C SERIES,VIP4-2B-50,VIP3-43D-200,VIP2-1A,VIP4-1B-06,VIP2-1B,VIP4-3A-01,VIP6-33M-06,VIP9D-2C,VIP4-3A-03,VIP9D-2B,VIP4-3A-06,VIP8-1B系列,VIP2-2A-10,VIP4-2B SERIES,VIP4-2C-10,VIP4-3A-10,VIP6-33M-15,VIP2-2A-06,VIP9D-2B-06,VIP9D-2B-01,VIP1-1A系列,VIP2-2A-03,VIP9D-2B-03,VIP2-2A-01,VIP5-33C-50,VIP6-33M-10,VIP4-3A-150,VIP4-2C-03,VIP4-2C-06,VIP4-2C-01,VIP3-43D-100,VIP5-34G-06,VIP6-33G-630,VIP4-1A-10,VIP6-33M-20,VIP4-1B,VIP6-33M-25,VIP4-3A-20,VIP1-1A-16,VIP4-1A SERIES,VIP1-1A-15,VIP9D-1A-06,VIP9D-1A-01,VIP9D-1A-03,VIP3-32B SERIES,VIP5-34G-10,VIP1-1A-10,VIP3-43D,VIP4-2B-20,VIP3-31A,VIP6-33N-06,VIP4-1A-06,VIP2-1B-100,VIP4-1A-01,VIP4-1A-03,VIP5-2A-20,VIP6-33M-30,VIP1系列,VIP1-1A-06,VIP11-1B,VIP11-1A,VIP5-34G-20,VIP11-1C,VIP1-1A-01,VIP3-42C,VIP4-2B-10,VIP1-1A-03,VIP3-42B,VIP9D-2C-06,VIP6-33N-800,VIP9D-2C-01,VIP3-31A SERIES,VIP9D-2C-03,VIP3-42B-10,VIP5-2A-10,VIP5-3B-20,VIP6-33M-40,VIP6-33N-10,VIP2-2B-20,VIP4-2B-100,VIP6-33N-15,VIP1-1B-06,VIP5-2E系列,VIP4-2B-06,VIP1-1B-03,VIP1-1B-01,VIP5-34G SERIES,VIP6-33G-400,VIP2-1A-01,VIP5-3B-10,VIP2-1A-03,VIP6-33N-20,VIP3-42B-20,VIP9D-2B系列,VIP6-33M-1000,VIP5-2A-01,VIP2系列,VIP4-3A-50,VIP5-2A-03,VIP3-41A-06,VIP6-33N-25,VIP5-2A-06,SCNF TYPE,VIP3-41A-10,VIP6-33M-50,VIP6D-13A-150,VIP8-1P系列,VIP3-32C,VIP3-32B,VIP5-3B-06,VIP5-2E,VIP8-1B SERIES,VIP11,VIP5-3B-03,VIP6-33G-80,VIP6D-13A-1200,VIP5-2A,VIP3-42B-150,VIP7-1A系列,VIP5-2E SERIES,VIP7-1B系列,VIP4-3A系列,VIP5-3B SERIES,VIP8-1B-03,VIP8-1B-01,VIP8-1B-06,VIP1-1B-10,VIP5-2A SERIES,VIP8-31C,VIP8-41G系列,VIP8-1B-10,VIP4-3A,VIP1-1C-10,VIP4-2A,VIP3-31A-80,VIP11系列,VIP4-2C,VIP4-2B,VIP1-1C-06,VIP6D-13A-65,VIP3-42B SERIES,VIP6-33M-800,VIP3-32C-50,VIP1-1C-01,VIP4-1B-200,VIP1-1C-03,VIP4-2B系列,VIP8-41G,VIP6-33N-500,VIP5D-2E,VIP4-1B SERIES,VIP5-33C系列,VIP6-33N SERIES,VIP8-1P-1,VIP1-1D-01,VIP1-1D-06,VIP3-32C SERIES,VIP1-1D-03,VIP4-3A SERIES,VIP1-2F-03,VIP1-2F-01,VIP1-2F-06,VIP4-1B-50,VIP9D-2C SERIES,VIP1-2F-10,VIP6-33N-400,SCFS TYPE,VIP4-2A系列,VIP8-1A-01,VIP3-41A-200,VIP8-1A-03,VIP5-33C-20,VIP8-1A-06,VIP8-41G SERIES,VIP4-2C SERIES,VIP7-1C系列,VIP6-33N-630,VIP6-33M系列,VIP3-42B-100,VIP5-3B,VIP5-33C-10,VIP4-1B-30,VIP8-1A-10,VIP9-1A SERIES,VIP5-33C-06,VIP1-1D-10,VIP9D-1A-0.5,VIP9-2B SERIES,VIP8-1A SERIES,VIP6-33N-300,VIP6D-13A,VIP3-32B-100,VIP5-33C SERIES,VIP1-2G-03,VIP3-41A-100,VIP8-1B,VIP8-1A,VIP1-2G-01,VIP3-43D SERIES,VIP8-31C-30,VIP1-2G-06,VIP3-31A-06,VIP1-2G-10,VIP4-1B-150,VIP8-1P,VIP4-1B系列,VIP3-32B-10,VIP11-1A-01,VIP8-31C-20,VIP1-1E-10,VIP6-33M,VIP6-33N,VIP6D-13A系列,VIP3-31A-20,VIP7系列,VIP6-33M-630,VIP3-42B-200,VIP6-33G,VIP6-33M-500,VIP3-31A-10,VIP5-34G系列,VIP1-1E-03,VIP5-3B系列,VIP1-1E-01,SCFS,VIP1-1E-06,VIP3-32B-20,VIP11-1A-03,VIP4-2C系列,VIP11-1A系列,VIP3-32B-200,VIP8-31D-20,VIP8-1P-03,VIP3-31A-150,VIP4-1A系列,SCRC TYPE,VIP2-2B SERIES,VIP8-1P-0.5,VIP7-1A,VIP2-1A SERIES,VIP8系列,VIP7-1B,VIP8-1P-06,VIP7-1C,VIP6-33G系列,VIP6-33M-400,VIP2-1B系列,VIP3-41A SERIES,VIP6-33N-200,VIP8-31C SERIES,VIP8-41G-40,VIP5D-2E-01,VIP5D-2E-03,VIP5D-2E-06,VIP3-31A-50,VIP9-2C,VIP9-2B,VIP6-33M-300,VIP1-2G系列,VIP1-1A SERIES,VIP6-33M SERIES,VIP5D-2E-10,VIP9系列,VIP8-41G-30,VIP2-1B SERIES,VIP9-1A,VIP3-41A-150,VIP3-42C SERIES,VIP4-1B-100,VIP2-1A系列,VIP6-33N-100,VIP11-1C系列,VIP4-1A/,VIP3-31A-30,VIP6-33M-200,VIP9-2C系列,VIP2-2B系列,VIP3-32C-20,VIP3-32B-50,VIP9-1A-0.5,VIP3-32C-06,VIP6-33G-1000,VIP8-41G-10,VIP3-31A-40,VIP9D-1A SERIES,VIP5,VIP6,VIP7,VIP8,VIP9D-2B SERIES,VIP9,VIP9-1A系列,VIP1,VIP3-32C-10,VIP2,VIP6-33N-120,VIP3,VIP4

选型指南 - 维爱普 - 2018/10/25 PDF 中文下载

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目录- 公司简介防水TYPE-C-USB AF 防水Micro USB TYPE-C F2P/4P TYPE-C F SERIES 4P/6P TYPE-C F 14P/16P TYPE-C F 24P TYPE-C M & Micro USB公头 Micro USB母座 USB 3.0母座 USB A型公头 HDMI-DP & Lightning Tact Switch轻触开关 Detector Switch检测开关 Phpne Jack耳机插座拨码/微动/拨动开关 DC Power Jack DC插座 CARD HOLDER/卡座 D-SUB Connectors/D-SUB连接器系列 RJ45 Surface mount FPC Connector/表贴FPC系列连接器 Female Header/排母系列 PIN Header/排针系列 FPC Connector / FPC系列连接器新产品系列

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选型指南 - 龙创中业 - 2022/4/28 PDF 中文下载

芯伯乐电源管理类芯片介绍：提供主流降压、升压、升降压转换及PWM脉冲调制控制IC，用于驱动外部开关

芯伯乐XBLW的电源管理类芯片方面，主流的DC/DC芯片有降压（Buck）、升压（Boost）、升降压转换（Buck-Boos）以及PWM脉冲调制控制IC，用于驱动外部开关。随着电子设备朝着更小型化、更高性能的方向发展，电源管理芯片也面临着诸多挑战。芯伯乐（XBLW）未来的发展趋势将聚焦于提高集成度、优化能源效率、提升兼容性和通用性，以及探索新材料和新技术的应用。

产品发布时间 : 2024-05-04

什么是IGBT？本文为您详细解析

IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是绝缘栅双极型功率管的简称，是由BJT（双极型三极管）和MOS（绝缘栅型场效应管）组成的复合全控型电压驱动式电力电子器件, 是一种三端半导体开关器件，兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点，可用于多种电子设备中的高效快速开关。本文中金誉半导体来为大家介绍IGBT。

技术探讨发布时间 : 2024-10-31

萨科微DC-DC电源芯片MC34063，可输出高达1.5A开关电流，具有短路电流限制和低待机电流特性

SLKOR DC-DC电源芯片MC34063是一款非常出色的产品，它是一款单片稳压器子系统，旨在用作DC到DC转换器。该器件包含温度补偿带隙基准、占空比控制振荡器、驱动器和高电流输出开关，可用于降压、升压或反相开关调节器以及串联调节器。

产品发布时间 : 2023-10-30

高特微电子SS22B超低VF肖特基二极管采用SMB小型封装，具有极高的稳定性，适用于便携式电子设备

SS22B是高特微电子研发的一款卓越的LOW VF肖特基二极管，以其低功耗和超高速性能引领行业。这款器件专为处理大电流和高压场景而设计，具有出色的稳定性，在20V工作电压下，最大正向导通电流可达2A，尤其在2A电流条件下VF值仅为0.55V，展示了其优秀的节能特性。

产品发布时间 : 2024-05-14

开关二极管选用原则有哪些？

开关二极管是一种能够快速切换通断状态的半导体器件，常用于电子设备中的信号整流、保护电路和逻辑开关等场景。不同应用对二极管的性能要求有所不同，因此合理选型至关重要。本文中辰达行来为大家介绍开关二极管选用原则，希望对各位工程师朋友有所帮助。

技术探讨发布时间 : 2024-10-30

SLKOR（萨科微）功率器件/二极管/三极管/电源管理芯片/霍尔传感器/光耦选型指南

描述- 深圳市萨科微半导体有限公司，技术骨干来自清华大学和韩国延世大学，以新材料新工艺新产品引领公司发展，掌握国际领先的第三代半导体碳化硅功率器件技术。萨科微产品包括二极管三极管、功率器件、电源管理芯片等集成电路三大系列。萨科微从一家IP设计公司已发展成为集设计研发、生产制造、销售服务一体化的国家级高新科技企业,“SLKOR”品牌在半导体行业声誉日隆。萨科微官网在展示萨科微产品、宣传“SLKOR”品牌的同时，也开展行业的技术交流、思想碰撞、信息交互、资料查询等，逐渐成为半导体行业内协同发展最重要的平台之一。

型号- BZT52C43S,SS110,MCR00-8,SMCJ440CA,SL11N65CF,MC34063S,ZMM200,PC817,SL2310,SL3400,SL1629SH,SL252030MXXX,RS1A,RS1M,GBU4005,DB107S,1N4148WS,SMF5.0CA,DSK32,SL40T120FL,SL1625SH,MMBT4401,LM317,SL36N120A,SL75T65FL,SL50328MXXX,MMSZ5259B,SL22N120A,SL2301,BT151,GBP210,SL2302,BT169D,SL49SM8M20P-20,1SMB5921B,SL1613SH,S2MF,SL49SM12M20P-20,2N7002,SL201624MXXX,BTA26-800,SL322540MXXX,S3AB,SL4949,GBU610,BFG520,SL252016MXXX,BZT52B2V4,BZT52B43,SL1605SH,ZM4727,1SMA4777A,SL1609SH,BTA41-800,GBU6005,SL21N65CF,SL25T120FL,BTA24-800,SD05C,SL4275,ULN2003,SL1613TH,ES2A,SS525,6N137,6N136,SL15N65CF,WE05DF-BS,ULN2803,BT138-800,SL78LXX,2SC3357,LM2575,6N135,ZMM2V0,LM2576,BZT52C2V4S,US1A,SMF5.0A,SMAJ170A,SL10N120A,S5MB,RS2A,RS2M,MMBT5551,US1M,SL80N120A,S8550,S2AF,SMBJ5.0C,M1,SS22,BSS123,M7,SS310,ABS210,MMBT3904,MMBT3906,SMF58CA,BT137-800,MM1Z39B,ABS201,SMCJ440A,SMAJ5.0CA,BTA12-600,BAV99,SS32,SMBJ5.0,SL1623SH,SMBJ170CA,SL201612MXXX,BSS138,SL322512MXXX,1SMB5956B,FR101,ES2J,SS12,SL3N170AP,1SS181,FR107,SMF58A,78MXX,SL50T65FL,SM15C,SL1619SH,LL4148,MM1Z2V2B,SMAJ5.0A,MMBTA05,SL14N120A,BC817,SS8050,DB201S,SL1615SH,S1A,LM321,S5AB,SMCJ5.0CA,DSK310,GBU410,SS210,BCP51,SL40T65FL,BCP53,S8050,S1M,B772,SMBJ170A,SL28N65A,MMBT2222A,SLM601,BTA16-800,AMS1117-XX,ZM4761,TL431,SS52,NUP2105LT1G,DB101S,SL322524MXXX,SL1603SH,IRF640,SD12C,S9013,GBP2005,SL3407,BZT52C39,SL7N65CD,SMCJ5.0A,BZT52C2V4,SL50N120A,S3MB,MMSZ5221B,SS8550,SL3415,SMAJ170CA,GBLC05CI,BAV21W,LM358S,DB207S,SL80N65CT,1SMA4728A

选型指南 - SLKOR - 2022/10/9 PDF 中文下载

高特微电子SS54B：超高速肖特基，具有较快的开关速度和恢复时间，为电子设备助力

SS54B是高特微电子研发的一款卓越的LOW VF肖特基二极管，以其低功耗和超高速性能引领行业。这款器件专为处理大电流和高压场景而设计，具有出色的稳定性，在40V工作电压下，最大正向导通电流可达5A，尤其在5A电流条件下VF值仅为0.55V，展示了其优秀的节能特性。即使在40V高压环境下，其漏电电流也仅有1mA，充分体现了产品的高效能表现。

产品发布时间 : 2024-10-29