一种用于dc-dc电源纹波抑制的设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及计算机电源技术领域，具体地说是一种用于DC-DC电源纹波抑制的设 计方法。
【背景技术】
[0002] 对于电子产品来说唯一不可缺少的是电源，但是它除了提供能量外，也带来了纹 波、噪声等影响电子产品正常工作的影响。纹波电压对高放、本振、混频、滤波、检波、A/D变 换等电路都会产生影响。目前，开关电源以其体积小、效率高等优点在计算机、通信等设备 中得到了广泛应用，但对于输出电压纹波要求较小的场合，传统开关电源设计的输出电压 纹波较大，依然不能达到设计要求。开关电源输出纹波主要来源于以下几个方面： (1) 、低频纹波与输入、输出电路的滤波电容容量相关，滤波电容的容量不可能无限制 地增加，导致输出低频纹波的残留； (2) 高频功率开关变换电路、电容电感充放电过程等产生的高频噪声纹波； (3) 寄生参数的存在导致的共模噪声。
[0003] 基于此，本发明提供一种解决上述难题的用于DC-DC电源纹波抑制的设计方法。
【发明内容】
[0004] 本发明的技术任务是针对在现有技术的不足，提供一种用于DC-DC电源纹波抑制 的设计方法。
[0005] 本发明的技术方案是按以下方式实现的，该一种用于DC-DC电源纹波抑制的设计 方法，该方法通过以下步骤实现： 设置输入端的一次侧电路和输出端的二次侧电路，该一次侧电路和二次侧电路上均设 置滤波电路，抑制低频纹波； 在一次侧电路和二次侧电路之间设置隔离电路，滤除两滤波电路之间的高频波纹。
[0006] 所述一次侧电路包括设置在电压输入端的LC低通滤波电路，抑制低频纹波；二次 侧电路包括设置在电压输出端的有源低通滤波电路，滤除输出端的低频纹波。
[0007]所述LC低通滤波电路为II型滤波电路，即该滤波电路包括两个电容Cl、C2，一个 电感L:电压输入端分成两条支路，一路经过电容C1后接一次侧的参考地，另一路经过电感 L后分别连接电压输出端和一次侧的电压参考地。
[0008] 所述有源低通滤波电路包括运算放大器、电阻和电容组成的阻容网络、M0S管，所 述阻容网络包括电阻Rl、R2、R3、R4和电容C4、C5，其中电容C4的输入端连接电压输入正极 和电压输出正极、输出端分别接入运算放大器的同相输入端和电阻R1的输入端，该电阻R1 的输出端还连接电压输入负极和M0S管；电阻R2的输入端连接电压输入正极和电压输出正 极、输出端连接运算放大器的同相输入端；电阻R3的输入端连接电压输入正极和电压输出 正极、输出端连接电阻R4的输入端，该电阻R4的输出端连接电压输出负极；上述运算放大 器的反相输入端经过电容C5后连接电压输出负极、输出端连接M0S管，该M0S管还连接电 压输出负极。
[0009] 所述一次侧电路和二次侧电路之间的隔离电路为一个二次侧参考地到一次侧参 考地的高频低阻抗回路，使二次侧参考地上的高频噪声经该回路流向一次侧参考地，从而 抑制二次侧高频纹波。
[0010] 所述隔离电路包括设置在所述一次侧电路处的接地电路、二次侧电路处的接地电 路、设置在两接地电路之间的安规电容C3,上述一次侧处的接地电路是指该一次侧电路的 输出端经一个M0S管和电阻后接一次侧参考地，二次侧处的接地电路是指该二次侧电路的 输出端直接连接二次侧参考地。
[0011] 所述一次侧电路与二次侧电路之间还设置有寄生电容。
[0012] 本发明与现有技术相比所产生的有益效果是： 本发明的一种用于DC-DC电源纹波抑制的设计方法综合考虑了对DC-DC电源的输入 处理、输出处理以及地的处理，实现了直流电源纹波的有效抑制，安全性强，能耗低，实用性 强，易于推广。
【附图说明】
[0013] 附图1是本发明的整体结构示意图。
[0014] 附图2是本发明的LC低通滤波电路图。
[0015] 附图3是本发明的有源滤波电路图。
[0016] 附图4是本发明的一次侧与二次侧参考地处理电路图。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合附图对本发明所提供的一种用于DC-DC电源纹波抑制的设计方法作以 下详细说明。
[0018] 本发明提出一种用于DC-DC电源纹波抑制的设计方法，如附图1所示，该方法通过 以下步骤实现： 设置输入端的一次侧电路和输出端的二次侧电路，该一次侧电路和二次侧电路上均设 置滤波电路，抑制低频纹波； 在一次侧电路和二次侧电路之间设置隔离电路，滤除两滤波电路之间的高频波纹。
[0019] 所述一次侧电路包括设置在电压输入端的LC低通滤波电路，抑制低频纹波；二次 侧电路包括设置在电压输出端的有源低通滤波电路，滤除输出端的低频纹波。
[0020] 为有效滤除低频噪声，采用前级稳压的措施，所述LC低通滤波电路为FT型滤波 电路，电路示意图如图2所示。Vin为输入电压，GND_in为输入一次侧的参考地。该滤波电 路包括两个电容Cl、C2, 一个电感L:电压输入端分成两条支路，一路经过电容C1后接一次 侧的参考地，另一路经过电感L后分别连接电压输出端和一次侧的电压参考地。
[0021] 对于较低频率的噪声，LC低通滤波器无法完全滤除，而采用由运算放大器、RC阻 容网络和大功率M0SFET组成的有源低通滤波器，可以很好的滤除残留的低频噪声。电路 示意图如图3所示，所述有源低通滤波电路包括运算放大器、电阻和电容组成的阻容网络、 M0S管，所述阻容网络包括电阻R1、R2、R3、R4和电容C4、C5,其中电容C4的输入端连接电压 输入正极和电压输出正极、输出端分别接入运算放大器的同相输入端和电阻R1的输入端， 该电阻R1的输出端还连接电压输入负极和MOS管；电阻R2的输入端连接电压输入正极和 电压输出正极、输出端连接运算放大器的同相输入端；电阻R3的输入端连接电压输入正极 和电压输出正极、输出端连接电阻R4的输入端，该电阻R4的输出端连接电压输出负极；上 述运算放大器的反相输入端经过电容C5后连接电压输出负极、输出端连接M0S管，该M0S 管还连接电压输出负极。
[0022] 所述一次侧电路和二次侧电路之间的隔离电路为一个二次侧参考地到一次侧参 考地的高频低阻抗回路，使二次侧参考地上的高频噪声经该回路流向一次侧参考地，从而 抑制二次侧高频纹波。
[0023]直流电源一般采用隔离电路进行安全隔离，这就需要对一次侧参考地与二次侧参 考地进行处理。由于开关器件的开关过程、电容电感的充放电过程、寄生参数的存在均会产 生高频噪声，该噪声最终会流入到二次侧参考地上，导致二次侧产生高频纹波。针对该噪 声，我们采用安规电容构建一个二次侧参考地到一次侧参考地的高频低阻抗回路，使二次 侧参考地上的高频噪声经该回路流向一次侧参考地，从而抑制二次侧高频纹波。电路示意 图如图，4所示。GND_out为二次侧参考地，C3为安规电容。
[0024] 基于附图4,所述隔离电路包括设置在所述一次侧电路处的接地电路、二次侧电路 处的接地电路、设置在两接地电路之间的安规电容C3,上述一次侧处的接地电路是指该一 次侧电路的输出端经一个M0S管和电阻后接一次侧参考地，二次侧处的接地电路是指该二 次侧电路的输出端直接连接二次侧参考地。
[0025] 所述一次侧电路与二次侧电路之间还设置有寄生电容。
[0026] 上述【具体实施方式】仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于 上述【具体实施方式】，任何符合本发明的一种用于DC-DC电源纹波抑制的设计方法的权利要 求书的且任何所述技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或替换，皆应落入本发明 的专利保护范围。
【主权项】
1. 一种用于DC-DC电源纹波抑制的设计方法，其特征在于，该方法通过以下步骤实现： 设置输入端的一次侧电路和输出端的二次侧电路，该一次侧电路和二次侧电路上均设 置滤波电路，抑制低频纹波； 在一次侧电路和二次侧电路之间设置隔离电路，滤除两滤波电路之间的高频波纹。2. 根据权利要求1所述的一种用于DC-DC电源纹波抑制的设计方法，其特征在于，所述 一次侧电路包括设置在电压输入端的LC低通滤波电路，抑制低频纹波；二次侧电路包括设 置在电压输出端的有源低通滤波电路，滤除输出端的低频纹波。3. 根据权利要求2所述的一种用于DC-DC电源纹波抑制的设计方法，其特征在于，所 述LC低通滤波电路为型滤波电路，即该滤波电路包括两个电容Cl、C2，一个电感L:电压输 入端分成两条支路，一路经过电容Cl后接一次侧的参考地，另一路经过电感L后分别连接 电压输出端和一次侧的电压参考地。4. 根据权利要求2所述的一种用于DC-DC电源纹波抑制的设计方法，其特征在于，所述 有源低通滤波电路包括运算放大器、电阻和电容组成的阻容网络、MOS管，所述阻容网络包 括电阻R1、R2、R3、R4和电容C4、C5,其中电容C4的输入端连接电压输入正极和电压输出正 极、输出端分别接入运算放大器的同相输入端和电阻Rl的输入端，该电阻Rl的输出端还连 接电压输入负极和MOS管；电阻R2的输入端连接电压输入正极和电压输出正极、输出端连 接运算放大器的同相输入端；电阻R3的输入端连接电压输入正极和电压输出正极、输出端 连接电阻R4的输入端，该电阻R4的输出端连接电压输出负极；上述运算放大器的反相输入 端经过电容C5后连接电压输出负极、输出端连接MOS管，该MOS管还连接电压输出负极。5. 根据权利要求1-4任一所述的一种用于DC-DC电源纹波抑制的设计方法，其特征在 于，所述一次侧电路和二次侧电路之间的隔离电路为一个二次侧参考地到一次侧参考地的 高频低阻抗回路，使二次侧参考地上的高频噪声经该回路流向一次侧参考地，从而抑制二 次侧高频纹波。6. 根据权利要求5所述的一种用于DC-DC电源纹波抑制的设计方法，其特征在于，所 述隔离电路包括设置在所述一次侧电路处的接地电路、二次侧电路处的接地电路、设置在 两接地电路之间的安规电容C3,上述一次侧处的接地电路是指该一次侧电路的输出端经一 个MOS管和电阻后接一次侧参考地，二次侧处的接地电路是指该二次侧电路的输出端直接 连接二次侧参考地。7. 根据权利要求5所述的一种用于DC-DC电源纹波抑制的设计方法，其特征在于，所述 一次侧电路与二次侧电路之间还设置有寄生电容。8. 根据权利要求6所述的一种用于DC-DC电源纹波抑制的设计方法，其特征在于，所述 一次侧电路与二次侧电路之间还设置有寄生电容。
【专利摘要】本发明提供一种用于DC-DC电源纹波抑制的设计方法，其具体实现过程为：设置输入端的一次侧电路和输出端的二次侧电路，该一次侧电路和二次侧电路上均设置滤波电路，抑制低频纹波；在一次侧电路和二次侧电路之间设置隔离电路，滤除两滤波电路之间的高频波纹。该用于DC-DC电源纹波抑制的设计方法和现有技术相比，综合考虑了对DC-DC电源的输入处理、输出处理以及地的处理，实现了直流电源纹波的有效抑制，安全性强，能耗低，实用性强，易于推广。
【IPC分类】H02M1/14
【公开号】CN104935155
【申请号】CN201510327417
【发明人】谭琳, 耿士华, 陈乃阔
【申请人】山东超越数控电子有限公司
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年6月15日