开关电源纹波引起的音响电流噪声的解决方法

开关电源（包括AC/DC转换器、DC/DC转换器、AC/DC模块和DC/DC模块）与线性电源相比较，最突出的优点是转换效率高，一般可达80%～85%，高的可达90%～97%；其次，开关电源采用高频变压器替代了笨重的工频变压器，不仅重量减轻，体积也减小了，越来越多的作为音响视听设备的供电电源。但由于其开关管工作于高频开关状态，输出的纹波和噪声电压较大，一般为输出电压的1%左右（低的为输出电压的0.5%左右），最好产品的纹波和噪声电压也有几十毫伏（mV）。尽管开关电源的工作频率远超过人类的听力范围，但它们在特定的负载条件下仍会产生音频噪声。由此带来的电流声偏大一直是很多工程人员在设计过程中颇为头疼的难题。
开关电源噪音来源于PCB设计/电路振荡/磁元件三方面：

1）电路振荡，电源输出有很大的低频稳波。多是电路稳定余度不够引起。理论上可以用系统控制理论中的频域法/时域法或劳斯判据做理论分析。现在；可以用计算机仿真方法方便的验证电路稳定性，以避免自激振荡发生，有多款软件可以用。对于已经做好的电路，可以增加输出滤波电容或电感/改变信号反馈位置/增加PI调节的积分电容/减少开环放大倍数等方法改善。

2）PCB设计

A）主要是EMI噪音引起，射频噪音调整PI调节器，使输出误差信号中包含扰动。主要查看高频电容是否离开关元件太远，是否有大的C形环绕布线等等...

B）控制电路的PCB线至少有两点以上和功率电路共用。PCB覆铜线并非理想导体，它总是可以等效成电感或电阻体，当功率电流流过了和控制回路共用的PCB线，在PCB上产生电压降落，控制电路各节点分散在不同位置时，功率电流引起的电压降对控制网络家入了扰动，使电路发出噪音。这显现多发生在功率地线上，注意单点接地可以改善。

3）磁元件

磁材有磁至应变的特点，漆包线也会在泄露磁场中受到电动力的左右，这些因素的共同作用下，局部会发生泛音或1/N频率的共振。改变开关频率和磁元件浸漆可以改善。

下面就自己在产品应用过程中关于这方面的心得和大家分享一下。
问题分析:
扬声器在开关电源供电，无信号输入情况下，输出端可以听到明显的电流声，而当使用直流稳压电源或电池供电时，则电流声极小，耳朵贴近扬声器都很难感觉得到。经过测试分析，电流声与供电电源有很大的关系：开关电源的纹波造成的。

解决方案:
在音频功放IC电源前端加一个LC滤波电路（如下图所示）

经过验证，在功放IC电源前端增加该LC滤波电路后，使用开关电源供电时，从扬声器听到的电流噪声极小，有非常大的改善。
注：我们使用的电感是绕线电感，电容是1000uF/16V电解电容（体积较小），若L和C中的任意一个数值增大，电流声都会得到更多改善。

为什么开关电源做音响的电源有噪音？
开关电源要比变压器－整流器－稳压电路好的多,其振荡频率在1000KHZ以上,人耳没有可能听到,谐波频率更高,但它有一个最大间题就是开关电源代负载能力的间题,大功率的开关电源到现在为止还是一个研究课题.以我看音响的电源有噪音的原因如下一,由于开关电源代负载能力不够,使功放输出级OCL电路产生了交越失真二,由于开关电源代负载能力不够,过载使电源本身处于要停振的状态,振荡频率下降到10-100KHZ时产生的干扰,同时输出电压下降很大,对功放的各部分电路都有影响建议你在做功放输出级OCL电路时用小功率的对管试一试。

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