資料介紹
電源的電磁干擾水平是設(shè)計中最難的部分,設(shè)計人員能做的最多就是在設(shè)計中進行充分考慮,尤其在布局時。由于直流到直流的轉(zhuǎn)換器很常用,所以硬件工程師或多或少都會接觸到相關(guān)的工作,本文中我們將考慮與低電磁干擾設(shè)計相關(guān)的兩種常見的折中方案。
電源設(shè)計中即使是普通的直流到直流開關(guān)轉(zhuǎn)換器的設(shè)計都會出現(xiàn)一系列問題,尤其在高功率電源設(shè)計中更是如此。除功能性考慮以外,工程師必須保證設(shè)計的魯棒性,以符合成本目標(biāo)要求以及熱性能和空間限制,當(dāng)然同時還要保證設(shè)計的進度。另外,出于產(chǎn)品規(guī)范和系統(tǒng)性能的考慮,電源產(chǎn)生的電磁干擾(EMI)必須足夠低。不過,電源的電磁干擾水平卻是設(shè)計中最難精確預(yù)計的項目。有些人甚至認(rèn)為這簡直是不可能的,設(shè)計人員能做的最多就是在設(shè)計中進行充分考慮,尤其在布局時。
盡管本文所討論的原理適用于廣泛的電源設(shè)計,但我們在此只關(guān)注直流到直流的轉(zhuǎn)換器,因為它的應(yīng)用相當(dāng)廣泛,幾乎每一位硬件工程師都會接觸到與它相關(guān)的工作,說不定什么時候就必須設(shè)計一個電源轉(zhuǎn)換器。本文中我們將考慮與低電磁干擾設(shè)計相關(guān)的兩種常見的折中方案;熱性能、電磁干擾以及與PCB布局和電磁干擾相關(guān)的方案尺寸等。文中我們將使用一個簡單的降壓轉(zhuǎn)換器做例子,如圖1所示。
在頻域內(nèi)測量輻射和傳導(dǎo)電磁干擾,這就是對已知波形做傅里葉級數(shù)展開,本文中我們著重考慮輻射電磁干擾性能。在同步降壓轉(zhuǎn)換器中,引起電磁干擾的主要開關(guān)波形是由Q1和Q2產(chǎn)生的,也就是每個場效應(yīng)管在其各自導(dǎo)通周期內(nèi)從漏極到源極的電流di/dt。圖2所示的電流波形(Q和Q2on)不是很規(guī)則的梯形,但是我們的操作自由度也就更大,因為導(dǎo)體電流的過渡相對較慢,所以可以應(yīng)用Henry Ott經(jīng)典著作《電子系統(tǒng)中的噪聲降低技術(shù)》中的公式1。我們發(fā)現(xiàn),對于一個類似的波形,其上升和下降時間會直接影響諧波振幅或傅里葉系數(shù)(In)。
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