Frederik Dostal 現場應用工程師，ADI 公司

所有作為開關模式電源的電源轉換器都引會起干擾。這種干擾主要是由開關頻率和開關轉換的高頻率引起的。在開關穩壓器環境中，有三條干擾傳輸路徑：輻射發射、以及開關穩壓器輸出側和輸入側上的傳導發射。

輻射發射在很大程度上取決于寄生元件，并可通過優化的電路板布局降低。有種高度創新的方法是采用 Analog Devices 的開關穩壓器，可使輻射發射降低達 40 dB (即 10,000 倍)，此類穩壓器的運行依據是“silent switcher”原理。這里，脈沖輸入電流是非常對稱的，因此產生的電場在很大程度上相互抵消。

傳導發射可借助濾波器來降低。然而，有幾件事情是必需考慮的。不僅濾波器需要進行優化以降低特定頻率范圍內的噪聲，而且它還影響著整個電源的穩定性。開關穩壓器具有一定的輸入阻抗 ZIN。它必須高于輸入濾波器的輸出阻抗 ZOF。圖 1 的框圖顯示了這兩種阻抗。

圖 1. 使用一個輸入濾波器來降低傳導發射。

在濾波器設計中必須考慮這兩種阻抗。為了簡化設計工作，LTpowerCAD? 增加了一項新功能，LTpowerCAD 是 Analog Devices 提供的一款開關穩壓器計算工具。LTpowerCAD 可從 Analog Devices網站免費下載，近十年來一直被認為是一款實用的開關穩壓器設計工具。該工具最新增添的功能是“濾波器設計”。與線路電壓密切相關的關鍵共模噪聲并不是非常依賴寄生效應，因此能夠可靠地計算，并且計算結果可很好地反映實際情況。圖 2 顯示了采用 LTpowerCAD 完成的開關穩壓器計算 (在輸入側上布設一個優化濾波器的情況下)。

圖 2. 使用濾波器時顯示具有 CISPR 25 B 類限制的傳導輻射計算。

如前文所述，不僅需要實現低于特定 EMI 規格等級的發射水平，而且，構成開關穩壓器和濾波器的整體電路穩定性也很重要。為此，必須使圖 1 所示的阻抗匹配。濾波器的輸出阻抗 ZOF(阻抗輸出濾波器) 必須低于濾波器的輸入阻抗 ZIN (阻抗輸入電源)。為確保這一點，LTpowerCAD 在圖 3 所示的簡圖中提供了這種計算和表示。

圖 3. 檢查各自的阻抗 ZIN 和 ZOF 以避免發生振蕩。

以前，有可用于開關穩壓器設計的計算工具和仿真工具。還可以使用 LTpowerCAD 等計算工具來計算適當的濾波器，這種新方式非常適合最大限度降低開關模式電源中的傳導發射。

作者簡介

Frederik Dostal 曾就讀于德國埃爾蘭根-紐倫堡大學微電子專業。他的工作生涯始于 2001 年，從事電源管理業務，在不同的應用職位上一直表現活躍，包括在亞利桑那州鳳凰城工作了四年，致力于開關模式電源的研發。他于 2009年加入 Analog Devices 公司，現擔任 Analog Devices 公司電源管理部現場應用工程師，工作地點位于德國慕尼黑。