每個用于電壓轉換的開關模式穩壓器都會產生干擾。它們在電壓轉換器的輸入側和輸出側部分是線路綁定的,但部分它們也會輻射。這些干擾主要是由快速切換邊沿引起的。在現代開關模式穩壓器中,它們只有幾納秒長。使用新的開關技術,如SiC或GaN,這些開關轉換特別短。圖 1 顯示了大約 1 納秒長的開關轉換。基礎頻率不應與降壓穩壓器的開關頻率混淆。但是,有一些方法可以克服干擾問題。如圖1所示,開關邊沿應盡快執行,以最大限度地降低開關損耗。
圖1.快速開關轉換會產生干擾。
為了創建輻射干擾盡可能低的優化電路板布局,開關模式穩壓器的熱回路必須盡可能小,即寄生電感盡可能小。為了說明快速開關電流的影響,我們計算了一個示例。如果在1納秒內打開和關閉1 A電流,并且該電流路徑中的寄生電感為20 nH,則會產生20 V的電壓偏移。這是由以下公式得出的結果:
產生的干擾(EMI)是由熱回路中20 nH寄生電感的20 V電壓偏移引起的。為了盡量減少這種情況,寄生電感必須盡可能小。
降壓(降壓)開關模式穩壓器要求輸入電容盡可能靠近高端開關以及低邊開關的接地連接。對于單片式、同步降壓型開關穩壓器,這對應于輸入電容與 V 的連接在以及降壓穩壓器 IC 的 GND 連接。如果這些連接以盡可能小的電感進行,則產生的電壓偏移以及EMI將盡可能低。
根據SEPIC拓撲,在開關模式穩壓器的情況下,這一概念的表現如何?SEPIC拓撲非常受歡迎,因為它可以從正電壓產生正電壓,而正電壓可以高于或低于電源電壓。因此,這相當于降壓-升壓拓撲。圖 2 概述了此拓撲。除降壓拓撲外,還需要第二個電感器和耦合電容器。
圖2.帶SEPIC轉換器的關鍵路徑(熱回路)。
由于SEPIC轉換器也是開關模式穩壓器,因此在此拓撲中會出現相同的快速開關電流(如降壓轉換器)。這些熱回路電流路徑應盡可能短,以盡量減少產生的干擾。為此,必須考慮降壓穩壓器的每個路徑。導體是連續供電還是僅在開或關時間內通電?在圖2中,所有線路均以淺藍色標記,其中電流隨快速開關轉換而變化。因此,這些路徑是關鍵的熱回路路徑,必須以盡可能小的寄生電感創建。不得在這些路徑中插入過孔或不必要的長連接線。
SEPIC開關模式穩壓器還具有關鍵的熱回路,這對于低EMI行為至關重要。如果這些熱回路設計巧妙,寄生電感非常低,則僅產生很小的電壓偏移,從而減少輻射干擾。對于SEPIC開關模式穩壓器,最關鍵的不是輸入電容(如降壓型開關穩壓器),而是本文所述的電流路徑和圖2所示。
審核編輯:郭婷
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