为什么有时候磁珠会使电源的纹波变大

news2024/12/26 11:06:50

电路设计时,我们常常在芯片电源的输入放一个磁珠和电容,用以滤除电源上的高频噪声。

但是有时候会发现,加了磁珠后,芯片电源输入处纹波竟然变大了,超出了电源纹波范围,导致芯片工作异常。

把磁珠换成0R电阻后又没有这种问题。

为了弄清这个问题,我们看一下磁珠的等效电路,它等效为电阻电容和电感的并联,Rdc是直流电阻,一般很小。

我们看到它的阻抗曲线,当频率比较低的时候,磁珠的阻抗主要由感抗决定,磁珠呈感性,相当于一个电感,这个电感感值一般在几百nH。

而频率比较高时,阻抗由电阻决定,我们再看到前面芯片电源输入的电路,频率比较低时我们把磁珠可以等效成一个电感。

大家有没有发现,其实这就是一个LC低通滤波电路,

而LC低通滤波电路的增益曲线是这样的。

这个冒出来的点对应的频率为电感和电容的谐振频率,为1/2Π根号(LC)

如果输入为谐振频率点附近的信号,那么这个LC电路会把这个信号放大,理论上谐振频率处的放大倍数为无穷大。

假设磁珠在频率比较低时感值为800nH,后面加的电容为100nF,那么我么可以计算出,这个电路的谐振频率为580KHZ。

如果我们前级的电源是BUCK电源提供的的,电源的开关频率正好落在谐振频率附近,那么输出电压的纹波经过磁珠到芯片电源输入处就会被放大。

也就是我们前面讲到到的电源经过磁珠后纹波变大的现象。

要解决这种问题其实也很简单,只需要把磁珠和电容的谐振频率点与电源的开关频率错开就可以了,我们一般把后面的这个电容变大一点。

比如从100nF变成10uF就可以让谐振频率变成57KHZ,从而可以和电源开关信号的频率错开,避免产生谐振。

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