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开关电源纹波抑制研究

提出开关电源纹波的定义,分析开关电源纹波产生的原因,并提出几种抑制纹波的方法。最后针对一款特殊开关电源,论述了开关电源的输出稳定性问题。该电源输出电流为10A,输出电压为12V,主要用于驱动半导体激光器。为减小输出电流纹波,提高激光功率稳定性,研究分析了几种抑制纹波的方法,包括滤波法,多路叠加法等。该电源的设计采用主、副电源的思路,从主电源采集纹波信号反馈给副电源

21 0 2年 5月 1 5日第3 5卷第 1 O期

现代电子技术 M od r e t o c e hniue e n Elc r nisT c q

M av 2 2 01

Vo . 5 No 1 13 . 0

开关电源纹波抑制研究 方宇杰,苏秉华 u杭凌侠,, (.安工业大学陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室,西西安 1西陕 703; 10 2 2北京理工大学光电学院,京 1 0 8; .京理工大学珠海学院,广东珠海 5 9 8 ) .北 001 3北 10 5 摘要:出开关电源纹波的定义,析开关电源纹渡产生的原因,提出几种抑制纹波的方法。最后针对一款特殊开提分并关电源,述了开关电源的输出稳定性问题。该电源输出电流为 1 输出电压为 1 主要用于驱动半导体激光器。为减论 OA, 2V,

小输出电流纹波,高激光功率稳定性,究分析了几种抑制纹波的方法,提研包括滤波法,多路叠加法等。该电源的设计采用 主、电源的思路,主电源采集纹波信号反馈给副电源的控制端,而使主副电源输出叠加后保持较小的输出纹波。通过副从从实验验证该方法可以使纹波系数保持在 1,得性能有所提高。 使 关键词:关电源;纹波抑制;反馈控制;半导体激光器开

中图分类号: N9 1 4 T l— 3

文献标识码: A

文章编号:0 4 3 3 2 1 ) 0 0 3一 3 1 0 - 7 X( 0 2 1— 1 6。

Su yo ipe eet nfrs i hn o e u py td nrp l rjci o t igp w r p l o w c s FANG—i YuJe,S B n— u ,HANG ig xa U ig h a Ln— i ( . S a n i r vn eKe a o ao yo i F l T c n lg n t a e t 1 h a x o i c y L b r t r f P Thn i m e h o o ya d Op i l s,X'n 7 0 3,Chn; c T i 1 0 2 a i a

2 c o lo t ee to i,B i n n t u eo e h o o y ej g 1 0 1,C ia .S h o fOp o lcr n c s ej g I si t fT c n lg,B in 0 8 i t i hn; 3 h h i mp

s e ig I si t f c n lg .Z u a Ca u,B in n t u eo h oo y,Z u a 1 0 5 j t Te h h i 9 8,Chn ) 5 ia

Absr t tac:The rp e o w ic ng po e up y i e i d Ther a on o ne a i g t i l sa l e i pl f s t hi w rs pl s d fne . e s fge r tn herpp ei nayz d. Se r ls u— ve a ol

t n orjc h ipeaep o o e n ti e p r i st eetterp l r r p sd i hsp p e .Ai n ta s e ils thn o rs p l h up tsa it ft e o miga p ca wi ig p we u py,t eo t u t bly o h c i s t h p we u p y i d s rb d ' i p we u p y wh c s u e o d ie s mio d co a e a u p t t e 1 v la e wic o rs p l s e c i e . ̄h s o r s p l ih i s d t rv e c n u t rl s r c n o t u h V o t g 2

a d 1 c re t e ea meh d fr perjcin s c sf trn n 0A u r n.S v r l to so i l ee t u ha i eig,mut c a n l u ep st na ds na esu idt e p o l li h n e s p r o io n oo r t de or—— i d c h i p eo u p t c r e ta d i r v h t bl y o a e o r Th n e r t d p we u p y i d v d d i t wo u e t e rp l fo t u u r n n mp o e t e sa i t fl s r p we . i e i t g a e o rs p l s i ie n o t

p rs h jrp we u py a d mio o rs p l.Th ipesg a ih i olce h j rol l b e d t at,t emao o rs p l n n rp we u py erp l in l whc sc l tdi t emao l wi esn o e n e l t ec n r l n fm io n .Th tcn m

a eo t u ipeo jra dmio n ss l r h o to do n ro e e a a k up t p l fmao n n ro e mal .Thsmeh dc n k e h ip e r e i t o a e pt erp l w ihi t n1 w h c w a rfe n e e i e t, a d i pr ve t e pe f m a c ft owe u ih sve ii d i xp rm n s n m o h ror n e o he p r s ppl. y

Ke wod:s th n o rs p l;r perjcin;e d a kc n r l e c n u t rlsr y r s wic ig p we u py i l eet p o fe b c o to;smio d co ae

0引言

1纹波产生原因分析

近年来,开关电源以其体积小,量轻,率高等优重效 点,在工程领域、医疗机构、学研究等方面有着越来越科广泛的应用。本文着重解决一款能输出 1电流 1 OA 2 V电压的特殊恒流源的纹波抑制问题,门用于大功专

通常开关电源把电网提供的交流电经过整流滤波转变为直流电,开关管的高速开通和关断,会引起输就出电压的波动,在输出回路中的快恢复二极管和电感也会引起输出电压的波动。这些高频低频的波动总和就 形成了输出的纹波,括电压纹波和电流纹波 I。包 1]开关电源中纹波的来源有很多原因,中 MO其 S管

率的半导体激光器驱动。该激光器需求高稳定的光功率输出,光器输出光功率的稳定性是一个主要参数,激 半导体激光器的光功率稳定性主要表现在输入电流的 稳定性,入电流的纹波越小光功率稳定性越好。目输

开通关断所产生的纹波是主要原因之一。当开关管开通关断时都会有一个上升时间和下降时间,这时就会在电路中引起一个同频率的噪声。输出回路上的电感也会随着充电放电产生一个噪声,时也会有漏感产同在各种寄生电感,些寄生电感会遵循如下公式产生这 变化。 己,一一 Ld/ t id

前,解决开关电源纹波的方法有若干种,有其优缺点,各 由于输出电流是 1的大电流, 0A一般的方法不能适用。

本文通过

对比滤波法提出双路并联法,旨在大电流情况 下进一步减小电流输出纹波。

生[] 2。在导线与导线之间, 元器件的引脚之间还会存

收稿日期: 0 10 - 7 2 1 - 12

从该公式可以看出电感两端一旦有电流发生变化

开关电源纹波抑制研究

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