Frederik Dostal ADI公司

用于電壓轉(zhuǎn)換的每個(gè)開(kāi)關(guān)模式穩(wěn)壓器都會(huì)引起干擾。在電壓轉(zhuǎn)換器的輸入端和輸出端，有一部分是通過(guò)線(xiàn)傳輸?shù)模灿幸徊糠质禽椛涞摹＿@些干擾主要是由快速開(kāi)關(guān)的邊緣引起的。對(duì)于現(xiàn)代開(kāi)關(guān)模式穩(wěn)壓器，它們只有幾納秒長(zhǎng)。采用新開(kāi)關(guān)技術(shù)（例如SiC或GaN）之后，這些開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換的時(shí)間特別短。圖1所示為大約1納秒長(zhǎng)的開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換時(shí)間。基礎(chǔ)頻率不能與降壓型穩(wěn)壓器的開(kāi)關(guān)頻率混淆。但是，有一些方法可以克服干擾問(wèn)題。如圖1所示，應(yīng)該盡可能快地開(kāi)關(guān)邊緣，以便盡可能減少開(kāi)關(guān)損失。

為了創(chuàng)建一個(gè)輻射干擾盡可能低的優(yōu)化電路板布局，開(kāi)關(guān)模式穩(wěn)壓器的熱回路必須盡可能小—也就是說(shuō)，寄生電感越小越好。為了說(shuō)明快速開(kāi)關(guān)電流產(chǎn)生的影響，我們針對(duì)一個(gè)示例進(jìn)行了計(jì)算。如果在一納秒內(nèi)開(kāi)關(guān)1 A電流，且該電流路徑中存在20 nH的寄生電感，則會(huì)產(chǎn)生20 V電壓偏移。計(jì)算公式如下：

產(chǎn)生的干擾 (EMI) 是由熱回路中20 nH寄生電感導(dǎo)致的20 V電壓偏移引起的。為了盡可能減少這種干擾，必須讓寄生電感盡可能最小。

降壓型開(kāi)關(guān)模式穩(wěn)壓器要求輸入電容盡可能靠近高側(cè)開(kāi)關(guān)以及低側(cè)開(kāi)關(guān)的接地連接。對(duì)于單片同步降壓型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器，這相當(dāng)于輸入電容與降壓穩(wěn)壓器集成電路的VIN和GND連接。如果這些連接的電感盡可能低，產(chǎn)生的電壓偏移和電磁干擾就會(huì)盡可能低。

根據(jù)SEPIC拓?fù)洌捎瞄_(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓器的情況下，這個(gè)概念如何實(shí)施？SEPIC拓?fù)浞浅Ｊ軞g迎，因?yàn)檩斎腚妷嚎梢愿哂诨虻陀谳敵鲭妷骸Ｒ虼耍@相當(dāng)于升降壓拓?fù)洹D2顯示了這個(gè)拓?fù)洹３祲和負(fù)渫猓€需采用第二電感和耦合電容。

由于SEPIC轉(zhuǎn)換器也是一種開(kāi)關(guān)模式穩(wěn)壓器，所以這種拓?fù)渲幸矔?huì)出現(xiàn)相同的快速開(kāi)關(guān)電流（與降壓轉(zhuǎn)換器類(lèi)似）。為了盡量減少產(chǎn)生干擾，這些熱回路電流路徑應(yīng)該盡可能短。出于這個(gè)目的，必須考慮降壓穩(wěn)壓器的每條路徑。導(dǎo)體是連續(xù)導(dǎo)電，還是只在通電或斷電時(shí)導(dǎo)電？在圖2中，所有用淺藍(lán)色線(xiàn)路的電流隨快速切換而變化。因此，這些路徑是關(guān)鍵的熱循環(huán)路徑，構(gòu)建時(shí)需保證電感盡可能低。不可在這些路徑中插入過(guò)孔或不必要的長(zhǎng)連接線(xiàn)纜。

SEPIC開(kāi)關(guān)模式穩(wěn)壓器也具備關(guān)鍵的熱回路，這對(duì)于實(shí)現(xiàn)低電磁干擾行為是必不可少的。如果這些熱回路設(shè)計(jì)巧妙，寄生電感很低，那么只會(huì)產(chǎn)生很小的電壓偏移，從而減少輻射干擾。在SEPIC開(kāi)關(guān)模式穩(wěn)壓器中，并非如降壓型穩(wěn)壓器一樣，關(guān)鍵的是輸入電容，而是本文中描述的電流路徑，如圖2所示。

作者簡(jiǎn)介

Frederik Dostal曾就讀于德國(guó)埃爾蘭根-紐倫堡大學(xué)微電子學(xué)專(zhuān)業(yè)。他于2001年開(kāi)始工作，涉足電源管理業(yè)務(wù)，曾擔(dān)任各種應(yīng)用工程師職位，并在亞利桑那州鳳凰城工作了4年，負(fù)責(zé)開(kāi)關(guān)模式電源。他于2009年加入ADI公司，現(xiàn)擔(dān)任位于德國(guó)慕尼黑的ADI公司的電源管理現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程師。聯(lián)系方式： frederik.dostal@analog.com 。