每當涉及開關穩壓器及其電磁兼容性(EMC)時,術語熱回路都是相關的。這個話題尤其出現在印刷電路板上的走線布線的優化中。但是熱回路究竟指的是什么?
電流始終在開關穩壓器中切換。這些電流通常相對較高。每當電流流動時,它就會產生磁場。如果快速切換大電流,則會產生交變磁場。此外,如果電流通過一定的寄生走線電感進行切換,則會產生電壓失調。電流可以電容耦合到相鄰電路部件中,并增加電源的噪聲輻射。總之,我們可以說開關模式電源中噪聲的主要原因是開關電流。圖1所示為簡單的降壓轉換器拓撲。所有承載連續電流的線路均以藍色顯示。所有快速切換電流的線路都顯示為紅色。
圖1.連續電流顯示為藍色,開關電流顯示為紅色的路徑。
圖 1 中的紅色路徑是關鍵路徑。它們看起來像一個電流環路,因此被稱為環路。熱回路意味著該環路特別重要,因為它涉及快速開關電流。如果我們仔細觀察這個環路,我們可以看到圖1中的紅色環路從來沒有任何實際電流流動,因為兩個開關永遠不會同時導通。它只是電流在特定時間流過的各個線路的組合,而在其他時間沒有電流流動。在圖2中,顯示電流方向的箭頭被添加到各個連接線上。此外,還給出了顯示周期內電流流動的符號。在其他時候,沒有電流流過導體。
表1顯示了圖2中每條紅色跡線何時傳導電流以及何時不傳導電流。在降壓穩壓器占空比的導通時間內,高端開關導通,低端開關關斷,我們看到電流從輸入電容流過高端開關,但沒有電流流過低邊開關。在占空比的關斷時間內,我們看到電流通過低邊開關(從地到開關節點),而其他三條紅色跡線中沒有電流。
降壓穩壓器占空比 | 圖 2 中的符號 | 高邊開關 | 低邊開關 |
準時 | 上 | 關閉 | |
關機時間 | 關閉 | 上 |
圖2.熱回路中具有不同電流方向的不同路徑。
從圖2中可以看出,熱回路不是一個獨立的電流環路,而只是一個由兩個實際電流環路的組件組成的虛擬電流環路。
圖3顯示了電路所基于的實際電流環路。一個電流環路顯示為藍色,另一個電流環路顯示為綠色。確實會在這些完整的電流環路之間來回切換;然而,在某些路徑中,電流在兩個電流環路中沿同一方向流動,因此它們疊加形成連續電流,因此就EMC而言并不重要。這些跟蹤不稱為熱回路。
圖3.真正的電流回路導致所謂的熱回路。
開關穩壓器中的熱回路因開關穩壓器拓撲而異。它們應設計得盡可能窄和緊湊,以盡量減少產生的噪音及其傳輸。ADI公司的靜音開關2技術通過在IC封裝中集成輸入電容,使關鍵熱回路盡可能小。同樣,通過將熱回路分成兩個對稱的形狀,會產生兩個極性相反的磁場,并且輻射噪聲在很大程度上抵消了自身。
審核編輯:郭婷
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