如何降低电源噪声

电源噪声是一个经常出现的结果，设计者和其他参与电子生产的人必须预测并计划减少它们。以下是实现该目标的一些可行的方法。

1

应用滤波器

一个具有多种相关可能性的选项是使用滤波技术来管理电源噪声。例如，您可以使用输出电容来最小化噪声，因为它们会对电源电路的输出阻抗产生反应。但是，电容具有等效串联电阻（ESR）和等效电感（ESL）。选择具有较低ESR和ESL的电容将减少噪音。

但是，请注意，ESR的急剧降低（可以通过用陶瓷电容代替电解电容来实现）可能会导致电源不稳定，因为ESR可能会提供与反馈相关的误差信号。

另外，铁氧体磁珠特别适合过滤高频输出噪声。它们能耗散高频噪声能量，并在很宽的频率范围内耗散。但是，铁氧体磁珠在所需的频率范围内会变成电阻，过多的噪声会以热量的形式消散。

电磁干扰和射频干扰滤波器也有助于噪声管理，因为它们可以防止这些类型的电噪声进入系统并破坏其功能。这些滤波器还可以阻止您的设备将电噪声传到电线上。第二点很重要，因为政府监管机构规定了设备可以产生多少噪声并通过交流电线传输。在北美和欧洲也有不同的限制。

钳位滤波器（所谓的铁氧体钳位）是其他流行的干预方法，特别是在计算机或办公设备等产品中。这些滤波器有一个嵌入塑料中的圆柱形铁氧体磁芯，并纵向分成两部分。钳位滤波器的主要优点是您可以在现有的电子设备设置中使用它，而无需切断电缆。这些滤波器还可以保护设备免受静电影响。

2

明确设备的预期工作温度

极端温度会损坏电子产品并导致更多的电源噪声。然而，通过结合设计考虑和客户教育，公司代表可以增加用户对产品性能满意的可能性。

例如，一个通风的电源可以使系统保持在合适的温度，但如果人们要在多尘或潮湿的环境中使用这些产品，那么它就不是一个合适的选择。此外，如果电源有可能变热并对操作员带来烧伤风险，设计人员必须考虑最有效的方法来保持其冷却。

相反，寒冷的天气会增加输出电压的纹波，增加系统噪声。低温也可能对电源的输出调节能力产生负面影响。电子产品通常在低温下比在高温下表现更好，但任一方向的极端温度都会损害设备的性能。

建议客户不要在冷到足以增加系统噪声的天气中操作产品，这是一种直接的减少噪音的方法。与此相关地，提供一份详细的规格表，让人们在拥有或使用产品时可以轻松的参考。

3

注意PCB的设计

PCB对于许多带电源的设备来说都是必不可少的，而且它们还在不断改进中。最新的创新之一是使用3D打印来制作PCB。然而，即使人们在探索新的生产方法，一些减轻电源噪声的最佳实践仍然是不变的。

对于初学者来说，保持PCB信号走线的尺寸尽可能窄和薄。宽度为4-8mm且厚度小于8mm的迹线通常是理想的。将PCB的迹线保持在这些建议的限制范围内，应该最大限度地减少电容耦合，这将减少噪声，尤其是高频下出现的声音。

在规划走线布局时，确保相邻迹线之间的距离始终大于它们的宽度。这样做会减少串扰的几率。如果PCB上有两个相邻的信号层，请检查其中一层是否有水平布线，另一层是否有垂直布线，这是减少串扰的另一种方法。将电源线和所有其他PCB输入通过滤波器也可以降低噪声。

在处理与敏感信号相关的PCB走线时，无论该线路和振荡电路是否在同一PCB层上，都应使其远离振荡电路。

将PCB设计成独立的区域是另一种影响信号完整性的噪声管理技术。将模拟信号和数字信号分开是一种最合适的做法。数字信号会产生高频噪声，从而导致这两种类型的电路出现错误。同样，在PCB上要将高频信号与低频信号分开。

4

寻求后级调整的方案

在电源输出中加入第二个低噪声稳压器是另一个降低噪声的考量方向。此选项会增加总体设计成本，但这是一种普遍选择的方法。

人们通常使用低压差线性稳压器来减轻电源噪声。这样做可以使输出纹波至少减少一个数量级或更多。应用LC或RC滤波器可以进一步提高降噪效果。

但是，如果选择在设计中使用RC或LC滤波器，请花些时间来选择最合适的滤波器。RC滤波器要求电源有通风设备，能有效地散去电阻产生的热量。此外，虽然RC滤波器相对便宜，但它们仅适用于小负载电流，最适合管理低功率信号。

相反，LC滤波器适用于负载较重的电流，并且会减轻高功率信号。这些滤波器不需要补充通风设备，因为电感不产生热量。

5

对电源噪声有一个现实的观点

这些策略将帮助您控制电源中的噪声。然而，最后要记住的是您无法消除噪音，因此定义什么是您的产品可接受的噪声水平总是有用的。

一旦确定了这一点，就可以更轻松地选择上述一种或多种策略，并应用它们来获得所需的结果。如果你正在设计一个以前产品的更新版本，结合客户反馈，可以突出设计的弱点，改善这些弱点可以降低电源噪声，同时带来其他好处。

审核编辑 ：李倩