LED設(shè)計(jì)中,對(duì)于紋波,理論上和實(shí)際上都是一定存在的。通常抑制或減少它的做法有五種:
加大電感和輸出電容濾波
根據(jù)LED驅(qū)動(dòng)電源的公式,電感內(nèi)電流波動(dòng)大小和電感值成反比,輸出紋波和輸出電容值成反比。所以加大電感值和輸出電容值可以減小紋波。
輸出紋波與輸出電容的關(guān)系:vripple=Imax/(Co×f)。 可以看出,加大輸出電容值可以減小紋波。
通常的做法,對(duì)于輸出電容,使用鋁電解電容以達(dá)到大容量的目的。但是電解電容在抑制高頻噪聲方面效果不是很好,而且ESR也比較大,所以會(huì)在它旁邊并聯(lián)一個(gè)陶瓷電容,來(lái)彌補(bǔ)鋁電解電容的不足。
同時(shí),LED驅(qū)動(dòng)電源工作時(shí),輸入端的電壓Vin不變,但是電流是隨開關(guān)變化的。這時(shí)輸入電源不會(huì)很好地提供電流,通常在靠近電流輸入端(以BucK型為例,是SWITcH附近),并聯(lián)電容來(lái)提供電流。
二級(jí)濾波,就是再加一級(jí)LC濾波器
LC濾波器對(duì)噪紋波的抑制作用比較明顯,根據(jù)要除去的紋波頻率選擇合適的電感電容構(gòu)成濾波電路,一般能夠很好的減小紋波。但是,這種情況下需要考慮反饋比較電壓的采樣點(diǎn)。
采樣點(diǎn)選在LC濾波器之前(Pa),輸出電壓會(huì)降低。因?yàn)槿魏坞姼卸加幸粋€(gè)直流電阻,當(dāng)有電流輸出時(shí),在電感上會(huì)有壓降產(chǎn)生,導(dǎo)致電源的輸出電壓降低。而且這個(gè)壓降是隨輸出電流變化的。
LED驅(qū)動(dòng)電源輸出之后,接LDO濾波
這是減少紋波和噪聲最有效的辦法,輸出電壓恒定,不需要改變?cè)械姆答佅到y(tǒng),但也是成本最高,功耗最高的辦法。任何一款LDO都有一項(xiàng)指標(biāo):噪音抑制比。
經(jīng)過(guò)LDO之后,紋波一般在10mV以下。
在二極管上并電容C或RC
二極管高速導(dǎo)通截止時(shí),要考慮寄生參數(shù)。在二極管反向恢復(fù)期間,等效電感和等效電容成為一個(gè)RC振蕩器,產(chǎn)生高頻振蕩。為了抑制這種高頻振蕩,需在二極管兩端并聯(lián)電容C或RC緩沖網(wǎng)絡(luò)。電阻一般取10Ω-100 Ω,電容取4.7pf-2.2nf。
在二極管上并聯(lián)的電容C或者RC,其取值要經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)才能確定。如果選用不當(dāng),反而會(huì)造成更嚴(yán)重的振蕩。
二極管后接電感(EMI濾波)
這也是常用的抑制高頻噪聲的方法。針對(duì)產(chǎn)生噪聲的頻率,選擇合適的電感元件,同樣能夠有效地抑制噪聲。需要注意的是,電感的額定電流要滿足實(shí)際的要求。
小結(jié)
本文介紹了在減少LED輸出波紋上,比較常用的一些常用辦法,雖然可能不太全,但對(duì)一般的應(yīng)用已經(jīng)足夠了。至于噪聲抑制的問(wèn)題,在實(shí)際中還真是不一定能全部應(yīng)用,重要的是根據(jù)自己的設(shè)計(jì)要求,選擇最合適的方式。
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