開關(guān)電源是現(xiàn)代電子設(shè)備中最常見的電源設(shè)計。相較于傳統(tǒng)的直流電源,開關(guān)電源具有高效率、小體積、輕重量等優(yōu)點。但是,開關(guān)電源的電路結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜,同時還伴隨著一些負面的影響,如波形不完整、噪聲大等問題。
波紋是指在直流電源輸出電壓上,出現(xiàn)的高頻脈沖波。開關(guān)電源的輸出電壓是由開關(guān)管無規(guī)律地切換產(chǎn)生的高頻脈沖電壓再經(jīng)過濾波電路處理得到的直流電壓,由于開關(guān)管切換迅速,使得輸出電壓具有周期性的不規(guī)則突波,這些波與直流電平疊加在一起,就構(gòu)成了輸出電壓上的波紋。
波紋帶來的主要影響是會使得輸出電壓的穩(wěn)定性下降,從而影響到電子設(shè)備的可靠性。此外,由于波紋本身的頻率較高,會對其他電子設(shè)備產(chǎn)生干擾,影響設(shè)備的正常工作。為了降低波紋的影響,開關(guān)電源需要進行一系列濾波處理,這些處理包括濾波器電容、電感、電阻等。
另一個影響開關(guān)電源工作的因素是噪聲。噪聲是指電源內(nèi)部所有的電路所產(chǎn)生的雜散信號。開關(guān)電源中,噪聲主要來自于開關(guān)管的切換、采樣環(huán)節(jié)中的量化噪聲、控制電路中的環(huán)路噪聲等。噪聲的出現(xiàn)會降低開關(guān)電源的信號強度,從而影響信號的傳輸質(zhì)量。
為了解決噪聲的影響,開關(guān)電源需要進行隔離。隔離可以通過金屬屏蔽或隔離器件等方式來實現(xiàn),金屬屏蔽通過將電路用深壁金屬殼環(huán)繞,從而便于隔離外部信號的干擾;隔離器件則是通過使用光耦等器件實現(xiàn)電路的隔離,從而高效抑制噪聲的影響。
在發(fā)展開關(guān)電源的設(shè)計過程中,不斷的改進與創(chuàng)新是必不可少的。波紋和噪聲問題是目前開關(guān)電源設(shè)計中最為突出的負面影響,未來的設(shè)計應(yīng)該更加注重降低這些問題的出現(xiàn),以提高開關(guān)電源的可靠性和信號傳輸質(zhì)量。