开关电源音频噪声的产生与抑制方法

抑制开关电源电磁干扰的措施开关电源存在着共模干扰和差模干扰两种电磁干扰形式。

根据上篇分析的电磁干扰源，结合它们的耦合途径，可以从EMI 滤波器、吸收电路、接地和屏蔽等几个方面来抑制干扰，把电磁干扰衰减到允许限度之内。

1.交流输入EMI 滤波器滤波是一种抑制传导干扰的方法，在电源输入端接上滤波器可以抑制来自电网的噪声对电源本身的侵害，也可以抑制由开关电源产生并向电网反馈的干扰。

电源滤波器作为抑制电源线传导干扰的重要单元，在设备或系统的电磁兼容设计中具有极其重要的作用。

电源进线端通常采用如图1 所示的EMI 滤波器电路。

该电路可以有效地抑制交流电源输入端的低频差模骚扰和高频段共模骚扰。

在电路中，跨接在电源两端的差模电容Cx1、Cx2 （亦称X 电容）用于滤除差模干扰信号，一般采用陶瓷电容器或聚脂薄膜电容器，电容值通常取0.1~ 0. 47F。

而中间连线接地的共模电容Cy1和Cy2 （亦称Y 电容）则用来短路共模噪声电流，取值范围通常为C1=C2 # 2200 pF。

抑制电感L1、L2 通常取100~ 130H，共模扼流圈L 是由两股等同并且按同方向绕制在一个磁芯上的线圈组成，通常要求其电感量L#15~ 25 mH。

当负载电流渡过共模扼流圈时，串联在火线上的线圈所产生的磁力线和串联在零线上线圈所产生的磁力线方向相反，它们在磁芯中相互抵消。

因此，即使在大负载电流的情况下，磁芯也不会饱和。

而对于共模干扰电流，两个线圈产生的磁场是同方向的，会呈现较大电感，从而起到衰减共模干扰信号的作用。

2.利用吸收电路开关电源产生EMI 的主要原因是电压和电流的急剧变化，因而需要尽可能地降低电路中电压和电流的变化率（ du/ dt 和di/ dt ）。

采取吸收电路能够抑制EMI，其基本原理就是在开关关断时为其提供旁路，吸收积蓄在寄生分布参数中的能量，从而抑制干扰的发生。

可以在开关管两端并联如图2（ a）所示的RC 吸收电路，开关管或二极管在开通和关断过程中，管中产生的反向尖峰电流和尖峰电压，可以通过缓冲的方法予以克服。

开关电源的噪音抑制
开关电源的噪音抑制当今开关电源大量的在各个领域应用，开关电源以效率高、体积小、重量轻等优点被人们称道，但是开关电源产生的噪音也渐渐被大家所重视。

由于噪音对电网的污染导致许多设备工作异常、甚至无法工作，所以对其噪音的抑制已经被逐渐关注，以致被提到一个很高的高度。

本文就开关电源产生噪音的种类、噪音产生的方式、传递噪音的主要因素、噪音抑制的对策等进行了分析并提出相应的解决方法。

1 噪音的种类 3 传递噪音的主要因素传递噪音主要有以下四个方式：实际电子设备的噪音是通过上述几个方面产生的，要解决它不是一件容易的事情。

电子设备的噪音抑制方法和对策是通过试验和分析查明产生噪音的原因，然后再逐个加以解决。

电子设备的噪音抑制方法和对策包括抑制噪音源的对策和切断噪音传播途径两个方面。

开关电源的抑制噪音的对策也是这样的。

4 开关电源的噪音对策（1）降低电压性噪音源为了防止共模噪音，如图4所示，可设置屏蔽来阻止这种高频电流的泄漏。

即在变压器T1的初级装有屏蔽层，并连接至初级侧的静电位；开关管V1外壳亦连接到初级侧的静电位。

TI的次级装有屏蔽层，也连接到次级侧的静电
位。

这样使高频电位基本上为0V，共模噪音源的干扰幅度可以被大幅度减小。

（2）降低电流性噪音（3）滤波器电路的构成 5 结束语以上对开关电源产生噪音的主要原因进行了分析，并对抑制噪音的措施进行研究。

但是对开关电源来说，对其产生的噪音并不能完全消除，只能随着科学技术的进步逐渐降低减小开关电源的噪音。

5招搞定!抑制纹波、减小高频噪声超简单
5 招搞定！抑制纹波、减小高频噪声超简单
开关电源的纹波和噪声是一个本质问题，换而言之无论纹波和噪声多幺小，也无法从根本上去除，再绝对的讲，开关电源无论成本怎幺提高，也无法完全达到线性电源的性能和特点。

那幺，通常抑制或减少它的做法有五种：
1.加大电感和输出电容滤波
根据开关电源的公式，电感内电流波动大小和电感值成反比，输出纹波和输出电容值成反比。

所以加大电感值和输出电容值可以减小纹波。

同样，输出纹波与输出电容的关系：vripple=Imax/(Co×f)。

可以看出，加大输出电容值可以减小纹波。

通常的做法，对于输出电容，使用铝电解电容以达到大容量的目的。

但是电解电容在抑制高频噪声方面效果不是很好，而且ESR 也比较大，所以会在它旁边并联一个陶瓷电容，来弥补铝电解电容的不足。

同时，开关电源工作时，输入端的电压Vin 不变，但是电流是随开关变化的。

这时输入电源不会很好地提供电流，通常在靠近电流输入端(以BucK 型为例，是SWITcH 附近)，并联电容来提供电流。

上面这种做法对减小纹波的作用是有限的。

因为体积限制，电感不会做的很大；输出电容增加到一定程度，对减小纹波就没有明显的效果了；增加开关频率，又会增加开关损失。

所以在要求比较严格时，这种方法并不是很好。

关于开关电源的原理等，可以参考各类开关电源设计手册。

2.二级滤波，就是再加一级LC 滤波器
LC 滤波器对噪纹波的抑制作用比较明显，根据要除去的纹波频率选择合适的电感电容构成滤波电路，一般能够很好的减小纹波。

开关电源噪声的产生与抑制措施（5篇模版）第一篇：开关电源噪声的产生与抑制措施噪声的种类开关电源无论在体积、重量和效率方面都有显著的优点，已得到广泛的应用。

但开关电源最大缺点是容易产生噪声。

噪声的产生一般可分为两大类：一是开关电源内部元件形成的干扰；二是由于外界因素影响而使开关电源产生的干扰，这涉及到人为因素和自然界的因素。

1．1 输出脉动噪声主要是在输出端出现的脉冲干扰，产生的原因有：由AC输入频率引起的低频脉动电压；开关电源频率引起的高次谐波脉动电压；开关接通、断开时的尖峰噪声；对上述噪声的振幅最大值可用同轴电缆接到示波器上来观察测定。

1．2 辐射电场强度开关电源产生的噪声会辐射到空间。

辐射噪声的测定方法是：接好天线，开启仪器（场强仪等），用天线接收直射波与反射波。

被测电源放在非金属的实验台上以360°来回转动，天线以上下1～4m距离移动以检测最大值。

测试以垂直与水平两个方向来测定。

1．3 外来突变电压外来突变电压干扰可用噪声模拟器检测。

在输入交流线上同时注入同相杂音（注入电压据开关电源种类而定）。

两者相位以90°、270°为最合适。

确认在这外来突变电压的作用下，输出直流电压有无变动，并观察保护装置等是否产生误动作。

1．4 雷电冲击耐压实验使用雷电冲击发生器，以保险丝以外的元件不损坏为原则，看一看输出电压的变动是否超过附加电压的规定。

噪声产生源 2．1 开关管开关功率管及其散热器与外壳和电源内部的引线间存在分布电容。

当开关管流过大的脉冲电流时，大体上形成了矩形波，该波形含有许多高频成份。

由于开关电源使用的元件参数如开关功率管的存储时间，输出级的大电流，开关整流二极管的反向恢复时间，会造成回路瞬间短路，产生很大短路电流。

凡有短路电流的导线及这种脉冲电流流经的变压器和电感产生的电磁场形成噪声源。

2．2 二极管的恢复特性PN型硅二极管用作高频整流时，正向电流蓄积的电荷在加上反向电压时不能立即消除（因载流子的存在，还有电流流过）。

电路电源噪声分析与抑制如何降低电源噪声干扰随着电子设备的发展和普及，电源噪声干扰成为了影响信号质量和系统性能的重要问题。

本文将探讨电路电源噪声的分析方法以及如何通过抑制措施来降低电源噪声对系统的干扰。

一、噪声源分析在进行电源噪声分析之前，我们需要了解噪声源的种类。

常见的电路电源噪声源主要包括开关器件、线性器件、电源线和地线等。

1. 开关器件：开关器件在切换过程中会产生开关噪声，这是由于开关瞬态响应引起的。

开关噪声的频谱主要集中在高频段。

2. 线性器件：线性器件在工作时会存在电流泄漏、电流变化等导致的噪声。

线性器件的噪声主要分布在低频段。

3. 电源线和地线：电源线和地线也可能成为噪声源。

当电流通过电源线或地线时，由于布线不良等因素会引入噪声。

二、电源噪声分析方法电源噪声主要以功率谱密度的形式进行分析。

功率谱密度是噪声信号在各个频段功率的分布情况。

通过电源噪声分析，可以确定噪声的频谱特性，从而制定相应的抑制措施。

下面是一种常见的电源噪声分析方法，即频谱分析法。

1. 连接好待测电源和频谱分析仪，确保仪器和电源之间的连接是可靠的。

2. 设置频谱分析仪的测试参数，如设置频率范围、频率分辨率、参考电平等。

3. 开始进行测试，记录频谱分析仪上的结果。

通过频谱分析法，我们可以直观地了解整个频率范围内的电源噪声情况，有针对性地设计电源噪声抑制方案。

三、降低电源噪声干扰的方法在分析了电源噪声之后，我们可以根据噪声源的不同采取相应的抑制方法。

下面是一些常见的降低电源噪声干扰的方法。

1. 滤波器的应用：通过设计合理的滤波器，可以在电路中滤除不必要的高频噪声。

常用的滤波器包括LC滤波器、Pi滤波器等。

2. 接地与绝缘：良好的接地与绝缘是降低电源噪声干扰的重要手段。

合理的接地设计可以减少接地回路上的电流环路，并增加电源线与地线之间的绝缘。

3. 地线的布线：合理的地线布线可以减少电源回线上的电荷和电流，降低地线上的噪声。

4. 分离与隔离：对于对电源噪声非常敏感的电路，可以采用分离与隔离的方法，将其与其他电路隔离开来，减少干扰。

开关电源产生的噪声的原因与解决方案电子猎头：帮助电子工程师实现人生价值！电子元器件：价格比您现有供应商最少降低5%从数据中心的服务器到电信设备和工业系统，开关模式电源（SMPS）用于各种应用，因为它具有高效率，功率密度和低成本的快速瞬态响应等优点。

然而，虽然提供许多优点，但已知SMPS电源如开关降压和升压DC/DC转换器以及负载点（POL）调节器会产生噪声。

在寻求保持数据完整性和高性能的许多应用中，这种噪声是不希望的。

此外，为了通过更严格的新监管标准，电源产生的EMI必须保持低于以往的水平。

实际上，这些电源的开关频率会产生许多不同类型的噪声。

之前有人认为它们是由开关频率引起的高频噪声的开关噪声开关转换，开关转换后振铃，以及在一个系统中运行的多个开关稳压器引起的拍频。

这里我们将研究开关稳压器和DC/DC转换器产生的这些不同类型的噪声，并讨论解决方案，包括滤波技术，以减少和最小化开关SMPS电源中的噪声。

SMPS噪声根据Dostal，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。

图1：由开关稳压器的开关频率引起的输出纹波电压（顶部）。

使用LC滤波器的衰减纹波电压显示在底部。

然而，在我们进入滤波器设计之前，让我们更详细地检查输出纹波电压。

如公式1所示，开关稳压器的输出纹波电压可以通过电感电流纹波精确计算，电感电流纹波基于电感的实际电感值，开关转换器的输入和输出电压，开关频率（fSW）和输出电容（COUT））包括其等效串联电阻（ESR）和等效串联电感（ESL）。

根据ADI的开关转换器数据手册，在电感选择方面存在一些折衷。

例如，小电感器以较大的电感器电流纹波为代价提供更好的瞬态响应，而大电感器以较慢的瞬态响应能力为代价导致较小的电感器电流纹波。

6种方法教你解决开关电源啸叫问题开关电源控制着电路中开关管开通和关断的时间比率，维持着稳定的电路电压输出，是一种非常常见的电源设计。

但是从事过开关电源设计的人都知道，在对开关电源进行测试的过程当中，经常会听到一些啸叫声，类似于打高压不良时发出的漏电音，或着像高压拉弧的声音。

那么当这些现象出现时，应当如何解决他们呢?通常来说，开关电源啸叫的原因一般有六种诱因，我们相对应地提供了如下的解决办法。

一、变压器浸漆不良包括未含浸凡立水。

啸叫并引起波形有尖刺，但一般带载能力正常，特别说明：输出功率越大者啸叫越强，小功率者则表现不一定明显。

一款72W的充电器产品中就有过带载不良的经验，并在此产品中发现对磁芯的材质有着严格的要求。

补充一点，当变压器的设计欠佳时，也有可能工作时振动产生异响。

二、PWM IC接地走线失误通常产品表现为会有部分能正常工作，但有部分产品却无法带载并有可能无法起振的故障，特别是应用某些低功耗IC时，更有可能无法正常工作。

比如SG6848试板，由于当初没有透彻了解IC的性能，凭着经验便匆匆layout，结果试验时竟然不能做宽电压测试。

三、光耦工作电流点走线失误当光耦的工作电流电阻的位置连接在次级滤波电容之前时，也会有啸叫的可能，特别是当带载越多时更甚。

四、基准稳压IC TL431的接地线失误同样的次级的基准稳压IC的接地和初级IC的接地一样有着类似的要求，那就是都不能直接和变压器的冷地热地相连接。

如果连在一起的后果就是带载能力下降并且啸叫声和输出功率的大小呈正比。

当输出负载较大，接近电源功率极限时，开关变压器可能会进入一种不稳定状态。

前一周期开关管占空比过大，导通时间过长，通过高频变压器传输了过多的能量;直流整流的储能电感本周期内能量未充分释放，经PWM判断，在下一个周期内没有产生令开关管导通的驱动信号，或占空比过小。

开关管在之后的整个周期内为截止状态，或者导通时间过短。

储能电感经过多于一整个周期的能量释放，输出电压下降，开关管下一个周期内的占空比又会较大……如此周而复始，使变压器发生较低频率(有规律的间歇性全截止周期，或占空比剧烈变化的频率)的振动，发出人耳可以听到的较低频率的声音。

开关电源适配器输出纹波和噪声电压的抑制措施第一篇：开关电源适配器输出纹波和噪声电压的抑制措施开关电源适配器输出纹波和噪声电压的抑制措施一、在开关电源适配器输出端采用片式三端电容器与普通电解电容器组合改善滤波的高频特性。

开关电源适配器的输出端含有较大的噪声电压的峰-峰值，这是由于电解电容器在高频下的特性不完善所造成的。

因为电解电容在高频下可以用电容、电阻和电感三者的串联来等效，所以在高频下电容对噪声的旁路作用不在明显。

由于电阻和电感的存在，反而使噪声电压体现在开关电源适配器的输出端。

为了抑制开关电源适配器的输出噪声，通常有两个建议可供设计人员采用：1）将输出端的电解电容一拆为几，即将一个大容量的电解电容采用几个小容量电解电容并联来替代。

这一建议虽不能根本抑制噪声电压的产生，但用新办法所产生的信噪声电压的峰-峰值要比原来为小。

2）在电解电容旁边并联一个小容量的高频陶瓷电容器，利用高频电容在高频下所体现的低容抗，使输出噪声电压得到较大衰减（当然在印制电路板上的陶瓷电容也应该保持比较短的布线长度，保持尽可能小的线路阻抗）。

二、采用高性能的表面贴装滤波器。

采用表面贴装的高性能滤波器来改善输出电压噪声。

贴装滤波器内部电路等效为一个π型滤波线路，在开关电源适配器的输出端串上一个贴装高性能滤波器。

对比原来的输出噪声电压峰-峰值，会大幅减小，在示波器上，几乎显示为一条直线，说明输出电压的噪声已明显得到抑制，从而很好说明了表面贴装高性能滤波器在这个线路中的作用。

三、避免多个模块电源之间相互干扰。

当在同一块印制电路板上有多个模块电源一起工作，若两个模块靠得很近，模块电源本身是不屏蔽的，并且靠得很近，输出端也没有采用低阻抗的电容，而且两个模块离开实际的输出端子的距离又比较远时，则可能因为相互之间的干扰使输出噪声电压增加。

为避免这种相互干扰，可采用屏蔽措施，或将它们的安装位置适当远离，以减小相互之间的影响。

四、在开关电源适配器的输出端增加一级低压差线性稳压电路。

开关电源EMI噪声分析及抑制开关电源是一种高效率的电源转换器，能将电能转换为不同电压、电流和频率的输出。

然而，由于其高频开关行为引起的电磁干扰（EMI）噪声，可能对其他电子设备和通信系统产生不良影响。

因此，EMI噪声的分析和抑制对于开关电源设计和应用至关重要。

EMI噪声源主要包括开关器件、开关电容和开关电感。

开关器件的开关动作会产生脉冲干扰，频率可达数MHz至数GHz。

开关电容和开关电感则会导致谐振效应，形成谐振峰，并产生共模和差分噪声。

为了对EMI噪声进行分析，通常需要进行频谱分析。

可以使用频谱分析仪来测量开关电源的频谱，并确定EMI噪声的频率范围和幅度。

根据测量结果，可以采取相应的措施来抑制EMI噪声。

首先，选择合适的滤波器。

在开关电源的输入端和输出端都可以加入滤波器，以滤除高频噪声。

常用的滤波器包括电源型滤波器、陷波滤波器和共模滤波器等。

电源型滤波器通常采用电容和电感组成，并将高频噪声短路至地。

陷波滤波器则能够抑制特定频率的噪声，而共模滤波器则能滤除共模噪声。

其次，可以采取屏蔽措施。

通过将敏感部件（例如传感器和高速信号线）包裹在屏蔽层中，可以阻挡电磁辐射对其的干扰。

屏蔽可以采用金属盒、铜箔和铁氧体等材料实现。

此外，还可以采用良好的地线布局和绝缘层来提高屏蔽效果。

此外，优化PCB设计也是抑制EMI噪声的重要手段。

首先，在布局设计时，应尽量减小回路面积和环路面积，以降低信号线的长度和电流回路的大小。

其次，应使用短而宽的连线，以减小线路的电感和电阻。

而在布线设计时，则需要注意信号线和电源线的分离，避免共模干扰。

此外，由于高频信号对连线的特殊要求，可以采用扇形隔离和差分传输等技术来提高电路的抗干扰能力。

最后，还可以通过使用低EMI噪声的开关元件、降低开关频率和斩波频率来抑制EMI噪声。

开关元件的选择应具备低开关电流和低开关损耗的特性，以减小开关动作带来的噪声。

而降低开关频率和斩波频率则是通过改变控制电路来实现的，可以减小时域和频域上的噪声。

电源音频噪声背景现代开关电源的设计要求由效率驱动，这不仅包括满载条件下的效率，还包含断开电缆连接时睡眠模式或空载条件下的效率。

无论何种电源负载，电源系统集成商都必须满足能源之星、80 Plus以及欧盟委员会的CoC等新规范。

要满足这些要求，电源必须将开关频率降至20kHz以下，有时甚至低至几kHz。

由于人耳可以听到低于20kHz的声音频率（而且在2kHz至5kHz之间最敏感），因此很难避免出现音频噪声。

对于消费者应用而言尤其如此，例如所有客厅中都有电话或笔记本电脑充电器，或者LED驱动器，如果产生噪声，那将是非常烦扰的事情。

电源噪声的起因对音频噪声最敏感的电源组件通常是MLC陶瓷电容器、电感器或变压器。

电感器和变压器等磁性组件在一定频率下会受高压脉冲应力的影响，导致物理效应，例如线圈上的反向压电效应或铁芯上的磁致伸缩。

反向压电效应和磁致伸缩是将施加的电能转换为机械力的作用机制。

这种机械力使线圈或铁芯振动，从而使其周围的空气移位并表现为声波。

由于这些振动会在谐振频率上被放大多倍，因此说到底，我们要设法解决的是这些电源组件产生的机械自谐振频率（SRF）。

首先，我们需要测量机械SRF以查看其是否在音频噪声范围内。

如果是，则找出谐振的来源。

最后，在设计阶段选择合适的电气参数以限制开关频率的范围。

通过避免机械SRF，从而较轻松地降低噪声。

机械自谐振机械自谐振现象已经有模型可以识别，并已定义了可用的控件。

其中，胡克定律是较为特殊的一种模型。

图1显示了弹簧质量系统的方程式。

该系统类似于电感器的螺旋线圈以及焊接了磁性组件的PCB组件的质量。

图1: PCB 组件上的胡克定律应用如上图所示，红球的质量（m ）与PCB 组件的质量相同。

位移（x ）由反向压电效应或磁致伸缩力引起。

施加的力与PCB 板重量之间的关系可以用一个二阶微分方程来完美表述（见图2）。

图2：用微分方程表述胡克定律因此，该质量弹簧系统的谐振频率可以用公式（1）来计算：其中k 是弹簧的刚度常数，m 是质量。