前言
安森美FAN65004C为一款宽输入电压、高效同步降压稳压器,集成了高侧和低侧功率MOSFET。该器件包含一个固定频率电压模式 PWM 控制器,支持 4.5 V 至 65 V 的宽电压范围,可处理高达 6 A 的连续电流。此文主要阐述FAN65004C应用在低压轻载时为何发生噪音以及如何解决
状况描述
应用条件为48V输入,5V输出,电流最大输出4A,在0.5A输出时,会有噪音产生,量测在0.5A应用时,输出电压会产生不稳定的情况发生,如下图
计算输出电压的震荡频率为一个周期占了3.2格,每格40us=40*3.2=128us,换算频率1/128uS= 7.8KHz,处于人耳可接收频带,因此会听到噪音。
分析
透过线路及内部分块图可得知输出电压是由输出端透过电阻分压以及外部补偿线路后进入IC内部比较器,与固定斜率Ramp做比较后产生PWM讯号控制输出电压。原理如下
内部逻辑方块图 简化示意图
Clock : Fsw频率
VE : E/A 输出
VR : Ramp
OUTPUT : PWM Control output
从上图可得知PWM Duty 是由VE与Ramp 电压比较来决定,当VE 碰触到Ramp 下降缘=> PWM 为Hi,并持续到VE碰触到Ramp 上升,与输出电压的关系表如下
Vout 过低 |
Vout 过高 |
VE变大 |
VE变小 |
Duty 加大 |
Duty 减小 |
Vout递增 |
Vout递减 |
从输出电压波形来看,输出电压波形震幅较大,表示VE未即时将输出电压控制在目标电压上
=> 补偿反应过慢,因此可将R8 & C7 放大,加快补偿回路的反应速度,来让补偿可即时反应输出电压变化,达到缩小电压振福及将此震荡频率移往人耳范围外,即可解决噪音问题
成效
原始线路 修改线路
修改后输出电压
透过修改补偿输出电压由原先的1Vp-p/7.8KHz 变化为60mV/37.73KHz,可明显改善噪音问题
总结
除了线路设计之外,在设计阶段也可考虑以下方式消除Audio noise的浅在威胁
1. 选择涂漆和/或封装在磁性灌封材料中的降压电感器
2.使用电解电容来做输入和输出电容器,因为与具有压电特性的陶瓷电容器相比,它们不太可能产生可闻杂讯。
3. 用环氧树脂、橡胶硅或其他类似黏合剂黏合任何可能振动的组件。
4.在极少数情况下,可能需要用灌封材料对整个电源进行封装,以减少可听噪音。
参考文档
FAN65004C Datasheet