该如何改善反激式开关电源噪音？

反激式开关电源典型应用如图1所示，当高频开关电流流过T1、C1、C2时，变压器和陶瓷电容会发生机械振动而产生噪音。

图1 反激式开关电源典型应用

（1）变压器

如图2所示，变压器线圈流过高频电流时，所受的安培力为：

与此同时，磁芯受磁致伸缩效应影响会发生形变，如图3所示。在线圈受力和磁芯形变共同作用下，使得变压器成为主要噪音源。

（2）陶瓷电容

在外电场作用下，所有的物质都会产生伸缩形变——电致伸缩，对于某些高介电常数的铁电材料，电致伸缩效应剧烈，称为——压电效应，如图4所示。因而，铁电介质做的陶瓷电容(如X7R/X5R)在较大的交流电场强度作用下会产生明显的噪声。

（1）变压器

• 改善变压器工艺，如变压器含浸或磁芯中柱点胶；

• 开关频率低于20kHz时，应尽量减小磁通密度。

（2）陶瓷电容

• 由于RCD吸收电容的电场变化显著，优先采用介质压电效应不明显的电容如涤纶电容、薄膜电容；

• VDD供电电容优先采用电解电容。

（3）环路控制

• 合理设计环路补偿参数和优化PCB布线，避免环路不稳引起的低频调制（如图5所示）；

图5 环路不稳时的输出纹波电压

• 由于人耳对2-4kHz最为敏感，PSR的PFM调制应尽快穿越此区域，SSR的Burst Mode应彻底跳过此区域。

变压器工艺改善及电容材质选择是大家比较熟知的噪音改善措施，不再赘述，本节我们重点为大家剖析最新的控制技术是如何避免开关电源噪音。

（1）PSR控制技术

图6 5V2A Demo

基于PSR控制的5V2A充电器的demo实物如图6所示，PN8370F控制芯片与上一代控制芯片的开关频率、磁通密度随负载量的变化分别如图7、图8所示。

                                                            图7  开关频率与负载量

图8 磁通密度与负载量

由实验结果可知，相比上一代PSR技术，最新的PSR技术进一步改善了电源噪音：

1. 进入20kHz的负载点更低，PN8370F是17%负载；

2. 进入20Hz-20kHz音频区后磁通密度随负载量降低而减小，PN8370F是0.08～0.18T;

3. 在人耳敏感的2-4kHz区域，PN8370F以较大斜率穿越。

（2）SSR控制技术

基于SSR控制的12V1.5A适配器的demo实物如图9所示，采用芯朋微第三代SSR PN8160控制芯片。

图9 12V1.5A Demo

PN8160通过优化Burst模式下的内部参考电流及进入/退回跳周期条件，易通过设置反馈网络参数(图10所示)，保证环路稳定且Burst模式基波开关频率避开2~4kHz区域，实验结果如图11所示。

                                                    图11 Burst模式工作波形

反激式开关电源广泛应用于消费电子领域，噪音是攻城狮们关注的热门话题之一。本期，芯朋微技术团队分析了变压器和陶瓷电容产生噪音的根源，给出了6条改善建议：

• 改善变压器工艺，如变压器含浸或磁芯中柱点胶；

• 开关频率低于20kHz时，应尽量减小磁通密度；

• RCD吸收电容优先采用介质压电效应不明显的材质电容；

• VDD电容优先采用电解电容；

• 合理设计环路参数，避免环路不稳引起的低频调制；

• 开关频率应避开人耳敏感的2-4kHz区域。