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高精度低纹波电源的EMI问题

俺设计了一个宽输入电压,+3.3V/1A,+5V/100mA,-5V/100mA的高精度开关电源,用的是全桥反激方案, viper53做控制器.100KHz开关频率,输出精度很高,2.使用肖特机管, 共模滤波, 差摸滤波, PI型滤波全有, 总噪声和纹波峰峰值目前不超过3~5mV,暂时不考虑成本,滤波全部使用钽电容220uF, Y电容已接2200nf,AC共膜输入滤波也有,但存在一些问题:

1.地线上有峰峰3~5mV的衰减震荡, 频率100MHz, 持续30~50ns, 间隔100KHz,与开关频率一致.
2.+5V输出总有与50Hz(也许是100Hz?)的工频干扰,其它输出没有.
3.图片参见附件.

请各位DX指点,不胜感激.
500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='这是一张缩略图,点击可放大。\n按住CTRL,滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/25/1106814250.jpg?x-oss-process=image/watermark,g_center,image_YXJ0aWNsZS9wdWJsaWMvd2F0ZXJtYXJrLnBuZz94LW9zcy1wcm9jZXNzPWltYWdlL3Jlc2l6ZSxQXzQwCg,t_20');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='这是一张缩略图,点击可放大。\n按住CTRL,滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/25/1106814260.jpg?x-oss-process=image/watermark,g_center,image_YXJ0aWNsZS9wdWJsaWMvd2F0ZXJtYXJrLnBuZz94LW9zcy1wcm9jZXNzPWltYWdlL3Jlc2l6ZSxQXzQwCg,t_20');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
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sic2000
LV.2
2
2005-01-27 16:28
忘了50Hz干扰的图了,抱歉.
令俺百思不得其解的是:为啥同样的电路,其它两路都没有50Hz干扰?
顺便说明:引线很短,基本用探头直接测量输出,模拟负载为大功率水泥电阻.

500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='这是一张缩略图,点击可放大。\n按住CTRL,滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/25/1106814411.jpg');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
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xue007
LV.9
3
2005-01-27 19:21
@sic2000
忘了50Hz干扰的图了,抱歉.令俺百思不得其解的是:为啥同样的电路,其它两路都没有50Hz干扰?顺便说明:引线很短,基本用探头直接测量输出,模拟负载为大功率水泥电阻.[图片]500){this.resized=true;this.width=500;this.alt='这是一张缩略图,点击可放大。\n按住CTRL,滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}"onclick="if(!this.resized){returntrue;}else{window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/25/1106814411.jpg');}"onmousewheel="returnimgzoom(this);">
很正常的
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sic2000
LV.2
4
2005-01-27 19:26
@xue007
很正常的
谢谢兄弟支持!
对普通开关电源正常,但俺要做低噪声电源.要求干扰+纹波小于1mV, 就
必须消除上述高频噪声和工频纹波, 请再给指点一下.
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xue007
LV.9
5
2005-01-27 19:32
@sic2000
谢谢兄弟支持!对普通开关电源正常,但俺要做低噪声电源.要求干扰+纹波小于1mV,就必须消除上述高频噪声和工频纹波,请再给指点一下.
现在做的很好了
要作再高的就要用线性电源了
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sic2000
LV.2
6
2005-01-27 19:34
@xue007
现在做的很好了要作再高的就要用线性电源了
俺就是希望能替代线性电源.
能降低或消除100MHz干扰, 就可达到线性电源的水准了.
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xue007
LV.9
7
2005-01-27 19:38
@sic2000
俺就是希望能替代线性电源.能降低或消除100MHz干扰,就可达到线性电源的水准了.
你搞这个有成本控制要求吗???
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sic2000
LV.2
8
2005-01-27 19:48
@xue007
你搞这个有成本控制要求吗???
1000元以下即可.
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xue007
LV.9
9
2005-01-27 19:56
@sic2000
1000元以下即可.
你是说每台的成本吗????
不会是要军品级的吧
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sic2000
LV.2
10
2005-01-27 19:58
@xue007
你是说每台的成本吗????不会是要军品级的吧
对,但不是军品的.
先把东西做出来,再考虑成本问题.几百个之内不考虑成本.
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sic2000
LV.2
11
2005-01-28 09:54
@sic2000
对,但不是军品的.先把东西做出来,再考虑成本问题.几百个之内不考虑成本.
自己顶一把.
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angel
LV.2
12
2005-01-28 10:21
你好,你也在用VIPER53的IC呀?你有没有发现53的短路电流很大.我做了输入(90-264VAC)输出18V/1A的电源短路电流有5A多想向你请教一下有没有好的办法改善短路电流?luzhengping163@163.com
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sic2000
LV.2
13
2005-01-28 16:32
@angel
你好,你也在用VIPER53的IC呀?你有没有发现53的短路电流很大.我做了输入(90-264VAC)输出18V/1A的电源短路电流有5A多想向你请教一下有没有好的办法改善短路电流?luzhengping163@163.com
方案不同,俺的输出不直接接负载,而是接到另一个LDO输入端,LDO带短路保护,所以不考虑短路问题.
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xue007
LV.9
14
2005-02-13 14:23
从右边这个图来看你的干绕燥最少15MV了,你怎说作到3-5MV了
我现在只搞到2MVp-p,很难再降了.只因驱动部分为硬开关有大的di/dt.
你的见到过的这个干绕最低有多少MVp-p?
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sic2000
LV.2
15
2005-02-14 13:05
@xue007
从右边这个图来看你的干绕燥最少15MV了,你怎说作到3-5MV了我现在只搞到2MVp-p,很难再降了.只因驱动部分为硬开关有大的di/dt.你的见到过的这个干绕最低有多少MVp-p?
上面是没有加二级滤波模块的状况, 当时怕误导别人,所以直接把开关电源的输出显示出来,现在我们也做到1.5~4.0mV, 但不太稳定,平均在2~3mV左右, 因为环境干扰大, 无法精确测量了.
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sic2000
LV.2
16
2005-02-14 13:45
@xue007
从右边这个图来看你的干绕燥最少15MV了,你怎说作到3-5MV了我现在只搞到2MVp-p,很难再降了.只因驱动部分为硬开关有大的di/dt.你的见到过的这个干绕最低有多少MVp-p?
我们见到的最小是5mVpp(不加二级滤波模块的情况下),所以你的2mVpp已经很不错了, 可以电话讨论一下了.
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xue007
LV.9
17
2005-02-14 17:08
@sic2000
我们见到的最小是5mVpp(不加二级滤波模块的情况下),所以你的2mVpp已经很不错了,可以电话讨论一下了.
我这边的情况是这样的,在我搭的那个小电源中的地线引出一条线,我从这条线上测电源的燥声,当这条线上加了几圈的电感后,主功
率的感饶就看不到了,(主电路的干饶因谐波的频率只有几兆,很容易滤掉,)但仍看到一个2mv的干绕.当主电路不工作时
只有驱动部分工作时这个干饶仍存在,现在分析是驱动部分产生的干饶,因这部分是一般所说的硬开关了,干绕的谐波频率很高滤波器
对它的抑制做用不大,下一步只有改驱动电路了,今天晚上你有空的话我给你去电话,你留一个电话
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sic2000
LV.2
18
2005-02-14 22:01
@xue007
我这边的情况是这样的,在我搭的那个小电源中的地线引出一条线,我从这条线上测电源的燥声,当这条线上加了几圈的电感后,主功率的感饶就看不到了,(主电路的干饶因谐波的频率只有几兆,很容易滤掉,)但仍看到一个2mv的干绕.当主电路不工作时只有驱动部分工作时这个干饶仍存在,现在分析是驱动部分产生的干饶,因这部分是一般所说的硬开关了,干绕的谐波频率很高滤波器对它的抑制做用不大,下一步只有改驱动电路了,今天晚上你有空的话我给你去电话,你留一个电话
我们已经尝试了各种方法,但基本都不管用,准备重新制版了.估计只有改变MOSFET 的开关速度才能解决,但这样效率就会下降.矛盾啊!
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tired
LV.6
19
2005-02-15 11:03
滤除噪声不能考钽电容,ESR比较大,而且不同厂家制作还存在比较大的差异.要使用材质为X7R的陶瓷电容.同时纹波噪声与陶瓷电容的摆放位置也有很大关系,必须合理布置.
你的50Hz工频应该是从变压器耦合到输出侧的,看一下不同路的变压器设计,绕组的绕制是否有差别.
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sic2000
LV.2
20
2005-02-15 16:13
@tired
滤除噪声不能考钽电容,ESR比较大,而且不同厂家制作还存在比较大的差异.要使用材质为X7R的陶瓷电容.同时纹波噪声与陶瓷电容的摆放位置也有很大关系,必须合理布置.你的50Hz工频应该是从变压器耦合到输出侧的,看一下不同路的变压器设计,绕组的绕制是否有差别.
谢谢您的提示!
这次重新布板已经考虑用X7R(TDK或AVX)的多片陶瓷电容了. 50Hz工频用大电容可以滤掉,但没找到真正的原因, 变压器绕组是完全对称的.正准备让+5V/-5V绕组对掉试一下.
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tired
LV.6
21
2005-02-15 22:35
@sic2000
谢谢您的提示!这次重新布板已经考虑用X7R(TDK或AVX)的多片陶瓷电容了.50Hz工频用大电容可以滤掉,但没找到真正的原因,变压器绕组是完全对称的.正准备让+5V/-5V绕组对掉试一下.
你说的“多片陶瓷电容”,是不是利用两个金属边框将多个陶瓷电容重叠在一起的电容?这样的可靠性可能存在隐患,还是通过PCB布置多个焊盘来解决更可靠,而且对产品兼容性也好.
工频肯定是变压器原因了,具体的也不好讲.你是否只制作了有限的几个样机?不要只从图纸看是否对称,还是要看实际绕制有没有出问题.出问题的层是否存在未绕满的情况,是否出问题的绕组绕制比较杂乱等等.
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shower
LV.8
22
2005-02-16 08:33
@tired
你说的“多片陶瓷电容”,是不是利用两个金属边框将多个陶瓷电容重叠在一起的电容?这样的可靠性可能存在隐患,还是通过PCB布置多个焊盘来解决更可靠,而且对产品兼容性也好.工频肯定是变压器原因了,具体的也不好讲.你是否只制作了有限的几个样机?不要只从图纸看是否对称,还是要看实际绕制有没有出问题.出问题的层是否存在未绕满的情况,是否出问题的绕组绕制比较杂乱等等.
?
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sic2000
LV.2
23
2005-02-16 10:50
@tired
你说的“多片陶瓷电容”,是不是利用两个金属边框将多个陶瓷电容重叠在一起的电容?这样的可靠性可能存在隐患,还是通过PCB布置多个焊盘来解决更可靠,而且对产品兼容性也好.工频肯定是变压器原因了,具体的也不好讲.你是否只制作了有限的几个样机?不要只从图纸看是否对称,还是要看实际绕制有没有出问题.出问题的层是否存在未绕满的情况,是否出问题的绕组绕制比较杂乱等等.
原来的方案就是多个焊盘放钽电容,希望用并联来解决ESR的问题,后来看到TDK和AVX都专门生产多片并联的陶瓷电容,专门用做低ESR滤波,所以在新方案中准备采用,目前,可靠性还不是主要问题,关键是用什么方法能够降低总的纹波和噪声.根据实验结果,纹波基本已经解决了,关键是MOSFET开关引起的噪声.
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sic2000
LV.2
24
2005-02-16 10:52
@shower
?
不好意思,俺说的基本就是他说的那种电容,是很多个(5个)并联的.超低ESR电容因为某种特殊原因,在我们的方案中不能使用.
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tired
LV.6
25
2005-02-16 13:23
@sic2000
原来的方案就是多个焊盘放钽电容,希望用并联来解决ESR的问题,后来看到TDK和AVX都专门生产多片并联的陶瓷电容,专门用做低ESR滤波,所以在新方案中准备采用,目前,可靠性还不是主要问题,关键是用什么方法能够降低总的纹波和噪声.根据实验结果,纹波基本已经解决了,关键是MOSFET开关引起的噪声.
如果是做几个样品出来玩玩也无所谓了,要是想着大批量,可靠性肯定还是要考虑的.具体噪声的解决,可能实际多个焊盘放陶瓷电容也就可以了,只要稍微布线上下些功夫.
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shower
LV.8
26
2005-02-16 18:51
@tired
如果是做几个样品出来玩玩也无所谓了,要是想着大批量,可靠性肯定还是要考虑的.具体噪声的解决,可能实际多个焊盘放陶瓷电容也就可以了,只要稍微布线上下些功夫.
请问体Tided:我在用钽电容的地方,用同容量的独石代替没什么后患吧?因为钽电容失效率高且个头大,而且耐压低
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tired
LV.6
27
2005-02-16 21:49
@shower
请问体Tided:我在用钽电容的地方,用同容量的独石代替没什么后患吧?因为钽电容失效率高且个头大,而且耐压低
用独石固然是没问题的,只要重新调整系统都可以,没有任何后患,只是价格会有一定的差距.
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chc-2004
LV.5
28
2005-02-17 19:13
@sic2000
我们已经尝试了各种方法,但基本都不管用,准备重新制版了.估计只有改变MOSFET的开关速度才能解决,但这样效率就会下降.矛盾啊!
是否可以在PCB的地线设计上找找问题?如果是地线问题,可能要试很多次.
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2005-06-10 21:29
@tired
用独石固然是没问题的,只要重新调整系统都可以,没有任何后患,只是价格会有一定的差距.
可参考擎宏,CHROMA低噪音输出的纹波电源
QQ:122482156
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