利用谐振解决电源电压输出尖刺问题

众所周知，开关电源与线性电源相比有许多优点，最突出的就是其效率高。高效率又带来或造成了其他的许多优点。但是开关电源又有一个突出的缺点，就是输出电压中尖刺形成分很大，简称尖刺很大。

尖刺大造成了许多问题，它对输入电网和输出负载形成了高频躁扰，影响负载和其它设备的工作。

这就在许多领域中限制了它的应用。本文论述如何利用谐振现象，以一个简单的处理方法，达到减小尖刺的目的。

一、尖剌产生的原因尖刺是怎样产生的呢

原来，实际上能做出来的电感、电容元件和安装电路，自身总存在一定的分布电容和分布电感。

它们组成了比较复杂的电路，有一个或几个谐振频率点，在迂到同频率的电压谐波时，就会产生衰减振荡，第一个正半波就是尖刺。在实际中，分布电容大约在几个PF以下，分布电感大约在几个MH以下。这种谐振频率大约处于OMc以上的范围内。由于滤波电路接受的是方波形的电压，而这种电压波形含有很丰富的高次谐波，也就是说高次谐波的幅值比较大。在现在常用的设计中，开关电源的基波频率一般定在30至300Kc范围内，那么在10Mc以上范围的高次谐波就会有较大的幅值，因此形成尖刺几乎是必然的。开关电源是由开关管产生占空比可变的方波电压，然后通过LC电感电容滤波电路变成平直的直流输出电压，上面叠加着尖刺。问题在于，这种尖刺很难被滤除掉。这与电压的大小、安装电路的形状等有关，一般在几十mV至一百多mV。

二、减小尖剌的方法

怎样才能减小尖刺、使它处于几毫伏甚至小于一毫伏呢，从以上工业科技发展分析可以看出，在滤波环节上下功夫难以有很大的效果，因为要消除分布电容电感是做不到的。

采用多级滤波虽能减小尖剌，但使系统不稳定，容易造成自激。

可以在削弱开关波形的高次谐波幅值上想办法。在富利叶级数展开后，可以看出：方波高次谐波的幅值是与次数成反比，

An=K/n

n是谐波次数，K是常数。

三角波高次谐波的幅值是与次数的平方成反比，

An=K/n2.

这就是说，三角波与方波相比，其高次谐波的幅值要小得多。