求助：大功率开关电源电流采样的开关噪声怎么滤除

hzz137 · 发表于 2009-10-24 21:16:36

求助：我用一个1.5KW的开关电源给48V的蓄电池充电，公司要求做电流采样，我用了一个1毫欧的分流器来做电流采样，接线图如下：

(原文件名:接线图.JPG)
可是用示波器观察分流器两端时，发现开关噪声竟然达1.6V，波形如下：
点击此处打开 ourdev_495506.jpg(文件大小:722K，只有400K以内的图片才能直接显示) (原文件名:20091021272.jpg)
并联上个5nF的瓷片电容之后，开关噪声减小到1V左右，然后再并200p、0.1u、6800p等一系列的电容都没有什么改善了，那位大哥帮忙想个办法，怎么才能滤除掉这种噪声，小弟感激不尽！！！

hzz137 · 发表于 2009-10-24 21:22:08

示波器抓的图形处理了一下，再次上传

(原文件名:boxing.JPG)
下面是把尖峰处放大后的波形：

(原文件名:20091021275.jpg)

wangyonjie · 发表于 2009-10-24 22:08:29

你的电源带阻性负载时波形怎样？

hzz137 · 发表于 2009-10-24 22:30:42

直接接电阻丝的波形也是这样的，只是噪声的幅度稍微小一丁点而已。

ywl0409 · 发表于 2009-10-24 22:35:22

测量方法对不对?是不是把空间的噪声引过来了?

hzz137 · 发表于 2009-10-24 23:24:28

不可可能哈肯定是开关电源的噪声，关了电源这个噪声就没有了。

wuly · 发表于 2009-10-24 23:27:52

共模噪音

hzz137 · 发表于 2009-10-24 23:45:13

wuly大哥有什么好的建议滤除掉这种共模噪声吗？

wuly · 发表于 2009-10-24 23:47:42

采样信号尝试加共模电感后再引出

hzz137 · 发表于 2009-10-24 23:54:58

好的谢谢明天去试试，之前也这么想过，想用一个磁环绕两根线，多绕几圈作为滤波器，但是没有实验，希望这种方式有效。

mc56f8037 · 发表于 2009-10-24 23:58:32

以前做一个试验，发现高频干扰不能被慢速的ADC采到，也就没去管它

hzz137 · 发表于 2009-10-25 08:09:43

我用了两种方式采样，一种是专用芯片DS2438，另一种是用的差分运放进行放大再进入单片机的AD口，发现都受到了影响，具体表现就是采样值很不稳定，跳动得厉害。

huwuzhao · 发表于 2009-10-25 08:31:34

充电电源不用去除。效果更好。

hzz137 · 发表于 2009-10-25 08:43:22

huwuzhao 前方：“充电电源不用去除。效果更好。”什么意思？没明白，望指教。谢谢

vincent.r · 发表于 2009-10-25 08:50:19

关注.

huwuzhao · 发表于 2009-10-25 09:16:00

【13楼】 hzz137
积分：83
派别：
等级：------
来自：北京
huwuzhao 前方：“充电电源不用去除。效果更好。”什么意思？没明白，望指教。谢谢

千万不要把充电器当成稳压电源设计，适当的尖峰电压可击穿流酸铅枝从而减少硫化的形成，廷长电池组的使用寿命。

hushaoxin · 发表于 2009-10-25 10:43:15

LS正解

hzz137 · 发表于 2009-10-25 11:15:54

huwuzhao 前方
问题的关键是我并不是把它当稳压源使用，1.5KW电源是买来的，现成的。我现在要做的是电流采样，分流器两端的波形太差了就没有办法准确获得当前的电流值啊。我要滤除的是从分流器出来之后的那部分串进来的开关噪声或者是共模噪声。

huwuzhao · 发表于 2009-10-25 11:53:10

由于电池有内阻存在的原因，电池充电时内阻是跟着变化的，所以电池充电时电流本身就是跳动。

hzz137 · 发表于 2009-10-25 12:52:57

也听说过有这么回事，我把电流调到1A左右之后用万用表测电流，发现电流也是跳变的，但是接在分流器上的一个电流表表头却很稳定，不会跳变（确定表头是好的），这又是为什么呢？

huwuzhao · 发表于 2009-10-25 13:43:29

跟表头的品质，采集速度及精度有关。

hzz137 · 发表于 2009-10-25 14:03:22

哦谢谢受教了。但是我要用分流器采电流，达到控制相应设备的目的。而分流器两端又有那么大的干扰，怎样才能把这种干扰滤除掉呢？或者让干扰衰减很多。huwuzhao 前方大哥能给点建议吗？

huwuzhao · 发表于 2009-10-25 14:24:54

用过软件滤波试了没有？

hzz137 · 发表于 2009-10-25 14:32:41

试过好几种软件滤波方法，效果不明显。所以才来找硬件滤波的，但是RC滤波无效，今天没去公司，只有明天去公司了再做LC滤波实验，看看共模电感可否滤除这种干扰。谢谢“huwuzhao 前方”大哥的关注。

huwuzhao · 发表于 2009-10-25 14:44:18

由于分流器阻值很少，采集到的电压很低，在普通的开关电源里面比较容易受到电磁波的干扰。
最好采集器采用独立供电及加频闭盒。

zhiyuan1106 · 发表于 2009-10-25 17:20:22

我买的开关电源也是这样的波形比较郁闷
很难滤波

ywl0409 · 发表于 2009-10-25 18:36:31

LZ,你可以直接把示波器探头夹在输出一根电源线的两端,看看有没有噪声.
另外,如果有条件的话,再看看电流波形是怎么样的.

flyerhacker · 发表于 2009-10-26 13:11:57

【15楼】 huwuzhao 前方解释的不错。

采样电阻通过两个1K的电阻接到一个0.1uF的电容两端，用于滤波，看看效果。

不行的话，把电阻换成1mH的电感再试试。

注意电流引线最好双绞一下。

xynn · 发表于 2009-10-26 13:25:02

这么大的功率开关电源，依靠一般电容，电感滤波方法，作用甚微，这条路走不通。

hzz137 · 发表于 2009-10-26 22:15:16

28楼说得很对！实验了RC、LC、RLC等一系列的办法都没有什么明显效果。
回27楼：之前用的就是RC滤波，电阻也是用的1K的，电容从100p、5000p、6800p、0.01u、0.1u等一些列的都加了，都没有什么太大的改善，传到线用的是屏蔽双绞线。
今天又做了测试，用的是共模电感加电容做得，共模电感用的是磁环加双股线绕的，前后都加了滤波电容，效果还是不明显。这种干扰完全是从开关电源出来的，因为没加负载或电池的时候这种噪声仍然在，波形也是前面贴出来的那样。
本来也考虑了有源滤波，但是采样是要采双向的，这样电路又要加双电源，就没有试，索性把实验做到底，再去试试有源滤波。
不知道28楼的大哥有没有什么好办法，还望指教，谢谢！

ywl0409 · 发表于 2009-10-29 19:32:27

再建议:
LZ,你可以直接把示波器探头夹在输出一根电源线的两端,看看有没有噪声.
另外,如果有条件的话,再看看电流波形是怎么样的.

shichen717 · 发表于 2009-10-29 19:49:39

这么大振铃，看样子开关电源里的MOS驱动省料了。
100k的纹波有源滤波很容易滤得很干净。
可以在电源输出端加10uF CBB，分流器接100k/0.1uF滤一下。

hzz137 · 发表于 2009-11-1 11:02:37

回“老黄牛”
   电源的输出两端没有这么大噪声，但也有。上面的波形就是看的分流器两端的。
回shichen717
   有源滤波我也想用，但是要采双向的电流，需要正负电源，就一直没弄，看来这个懒是偷不了了。100K/0.1u的滤波在分流器这里只是减小了噪声的幅度(大约一半的样子)，滤得不理想啊。

zhang_mike2000 · 发表于 2009-11-1 11:54:37

LZ可以用电流互感器来做电流采样,由于是非接触的方式,会减少很多噪声的

shuaihuxiao · 发表于 2009-11-1 12:03:51

1.这个波形应该是共模噪声引起的.并不是实际电路里的电流波形.没有必要理他.
2.用于充电的电源最好是恒流源,而不是市场上的一般稳压电源.因为电瓶的充电电压只要稍微高出一点就会引起充电电流的巨大变化.
3.这样取样的话,如果你的输出短路的话,很容易将取样电阻给烧断(电源内的滤波电容短路时电流非常大).
4.你用的取样电阻是1毫欧,满负荷时电压应该是0.03伏.你应该用运放进行放大,因为运放工作在同一电路,所以共模噪音不会对运放产生影响,放大后的信号再进行测量,估计共模引起的测量误差就可以忽略了.

hzz137 · 发表于 2009-11-1 12:12:29

shuaihuxiao：
采样用的是专用芯片DS2438，数据手册中也没有给出其内部电路，所以前级加运放计较困难啊！DS2438的输入需要电阻形式，用了低通滤波或者放大之后就不是电阻形式了，处理就困难了。我之前也建议用霍尔电流互感器，但是方案定了，公司不想再改。

shuaihuxiao · 发表于 2009-11-1 16:06:44

哈哈,用这个电路试一下

(原文件名:ddd.GIF)
然后实际用单片机读一下测量的电流结果,另外,DS2438要与开关电源共地.

我想决不会出现你说的测量结果变化太大的问题.另外,可以在算法上平均一下.

hzz137 · 发表于 2009-11-1 18:36:48

shuaihuxiao：
目前的电路就是这么接的哈，而且在分流器两端都加了电容，效果不明显啊，软件用了一阶滤波勉强能解决点问题，但是保证不了采样精度。

shichen717 · 发表于 2009-11-1 18:51:09

如果输入阻抗足够大，lz再加一级滤波试试。

ywl0409 · 发表于 2009-11-1 19:57:50

【32楼】 hzz137
我指的是你一根电源线的两端.

另外,你在36楼的电路基础上,左边也加个电阻,试试看.
0.1u的后级也要加一级滤波.屏蔽也要做的好才行.
象这样的滤波是比较难滤干净的.需要后面的软件滤波算法来解决.

还有一个办法,你首先要看看电流的波形是否正确,也就是没有杂波噪声.如果正确的话,可以使用霍尔电流传感器来检测电流.

wuly · 发表于 2009-11-1 21:17:37

这个滤波已经很强，效果恐怕取决于电路的共模抑制能力。要想得到比较好的效果，可以根据干扰频率来确定RC滤波参数，然后软件滤波时去掉几个最大值，去掉几个最小值来实现

shichen717 · 发表于 2009-11-2 10:13:21

楼主把示波器探头悬空放在电源附近看看波形。

shuaihuxiao · 发表于 2009-11-2 13:29:41

哈哈,不知道楼主是否解决了DS2438供电问题,DS2438是用AD转换器开实现的,其电源必须严格按照AD转换器供电要求进行设计.
如果AD基准电源本身有问题,不管你怎么解决输入信号都会出现转换数据差异的.

shuaihuxiao · 发表于 2009-12-19 10:12:43

楼主的问题解决了没,最少应该回个话吧.

bxzyf · 发表于 2010-1-23 19:12:43

有共模噪声的可能。用差分放大器处理一下再测量。

tfdsensor · 发表于 2010-1-23 20:00:24

回复【44楼】shuaihuxiao
楼主的问题解决了没,最少应该回个话吧.
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arain · 发表于 2010-1-29 00:06:59

用地线环方法测一下看看吧，有可能是空间干扰。
把你的设备正确接地，有可能会有用。

beiguoqishi · 发表于 2010-7-31 18:14:51

和遇到的情况差不多，示波器也一样希望高手给予指教啊！

dujun168 · 发表于 2011-2-26 19:59:25

mark

llssr · 发表于 2011-2-26 21:32:34

地线应该选择在靠近电池接线端子那里采样用差分方式 +2阶有源低通滤波器截止频率设置低点

zhangli019 · 发表于 2011-2-28 10:46:10

严重关注，希望楼猪说说最终结果！！

gloryzkl · 发表于 2011-3-15 15:12:08

标记

fuquan_dai · 发表于 2016-12-1 07:39:16

目前遇到类似的问题了，有没人有比较好方法消除振铃的，求教

zhiwei · 发表于 2016-12-1 07:49:02

加共模环。分流器用大一些，滤波，再用差分运放放大，

zhiwei · 发表于 2016-12-1 07:49:44

人家电源内部肯定也有采样电流，做过流、恒流、短路保护的，你适当处理一下肯定行。

ppdd · 发表于 2016-12-1 08:13:51

关注! 模拟, 开关电源, 取样干扰!!

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