小弟大學研究生一枚,在使用開關電源時遇到了比較棘手的共模噪聲干擾問題,特來請教各位前輩:
所有開關電源的輸出都有共模噪聲和差模噪聲,對于差模噪聲,通過合理設計LC濾波器就可以達到理想的濾波效果;對于共模噪聲,一般設計的共模濾波器原理大概是這個樣子的:
其中起到關鍵濾波作用的是共模電感LCM和接地電容CY,簡單來說,就是對于共模噪聲,由電路到大地之間形成一個回路,LCM對共模信號有高阻抗,CY對共模信號具有低阻抗,二者分壓之后絕大部分共模信號被抑制,經共模濾波器后輸出的共模噪聲極小。
這種濾波器效果確實不錯,但是并不適用于我的系統,原因就在于我的系統是用在飛機上的,系統中只有懸浮地,沒有辦法在高空找到一個像大地一樣絕對靜止的地線,所以CY部分的接地電容電路等于是沒有辦法發揮作用的。這就要求我重新找到一種懸浮地系統的共模電源噪聲濾波方法。
下面穿插一段,簡單說明我為什么要濾除共模噪聲:
我的系統對供電噪聲要求極高,希望能夠壓到1mv以內,因此我對開關電源的輸出噪聲進行濾波,在開關電源的使用過程中我發現,開關電源的噪聲壓到一定程度就再也壓不下去了,我采用了包括設計LC濾波器以及加一級LDO電源等各種方法,發現噪聲大小始終不變,穩定在10mV左右。進一步研究后我認為,這部分以差模方式表現出來的10mV噪聲,其實是電源共模噪聲在系統供電輸入端轉化來的,由于系統正負端電路不對稱,共模信號在這里就可以轉換為差模信號,而LC電路和LDO只對于差模噪聲有抑制作用,對于這種供電系統的共模輸出沒有效果,這種無法濾除的共模信號經過各種差模濾波器后,在濾波器輸出端再次轉變為10mV的差模信號,因此也就出現了最后的“永遠無法慮掉”的這10mV差模噪聲。
在小弟我看來,對于一個懸浮地的系統,如果想抑制這種電源輸出的共模噪聲,就只有LCM也就是共模電感尚有一些作用,但是作用也比較有限,原因是:正如我之前所說的,一個能夠接地的共模信號濾波器正常工作的結構有兩個,一個是共模阻抗較大的LCM共模電感,另一個是共模阻抗極小的CY接地電路,這兩個電路分壓可以使輸出的共模噪聲極大降低。但是對于一個懸浮地的系統,無法構建CY接地電路,因此僅僅是LCM共模電感的共模阻抗和“被供電系統”本身的共模阻抗之間分壓,其濾波結果并不理想,只能說是“有一定的抑制作用”。
所以小弟在這里特別請教各位高手,對于一個懸浮地的供電系統,難道只有共模電感器件這一種濾波方法么?大家在實際的使用過程中有內有遇到類似的這種共模轉差模造成的電源輸出噪聲,又是如何濾除共模的呢?謝謝!