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作者：Frederik Dostal ADI公司 用于電壓轉換的每個開關模式穩壓器都會引起干擾。在電壓轉換器的輸入端和輸出端，有一部分是通過線傳輸的，但也有一部分是輻射的。這些干擾主要是由快速開關的邊緣引起的。對于現代開關模式穩壓器，它們只有幾納秒長。采用新開關技術（例如SiC或GaN）之后，這些開關轉換的時間特別短。圖1所示為大約1納秒長的開關轉換時間。基礎頻率不能與降壓型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，應該盡可能快地開關邊緣，以便盡可能減少開關損失。 
圖1.快速開關轉換引發干擾。 為了創建一個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—也就是說，寄生電感越小越好。為了說明快速開關電流產生的影響，我們針對一個示例進行了計算。如果在一納秒內開關1 A電流，且該電流路徑中存在20 nH的寄生電感，則會產生20 V電壓偏移。計算公式如下：
產生的干擾(EMI)是由熱回路中20 nH寄生電感導致的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。 降壓型開關模式穩壓器要求輸入電容盡可能靠近高側開關以及低側開關的接地連接。對于單片同步降壓型開關穩壓器，這相當于輸入電容與降壓穩壓器集成電路的VIN和GND連接。如果這些連接的電感盡可能低，產生的電壓偏移和電磁干擾就會盡可能低。
圖2.關鍵路徑（熱回路），含SEPIC轉換器。 根據SEPIC拓撲，采用開關式穩壓器的情況下，這個概念如何實施？SEPIC拓撲非常受歡迎，因為輸入電壓可以高于或低于輸出電壓。因此，這相當于升降壓拓撲。圖2顯示了這個拓撲。除降壓拓撲外，還需采用第二電感和耦合電容。 由于SEPIC轉換器也是一種開關模式穩壓器，所以這種拓撲中也會出現相同的快速開關電流（與降壓轉換器類似）。為了盡量減少產生干擾，這些熱回路電流路徑應該盡可能短。出于這個目的，必須考慮降壓穩壓器的每條路徑。導體是連續導電，還是只在通電或斷電時導電？在圖2中，所有用淺藍色線路的電流隨快速切換而變化。因此，這些路徑是關鍵的熱循環路徑，構建時需保證電感盡可能低。不可在這些路徑中插入過孔或不必要的長連接線纜。 SEPIC開關模式穩壓器也具備關鍵的熱回路，這對于實現低電磁干擾行為是必不可少的。如果這些熱回路設計巧妙，寄生電感很低，那么只會產生很小的電壓偏移，從而減少輻射干擾。在SEPIC開關模式穩壓器中，并非如降壓型穩壓器一樣，關鍵的是輸入電容，而是本文中描述的電流路徑，如圖2所示。 作者簡介 Frederik Dostal曾就讀于德國埃爾蘭根-紐倫堡大學微電子學專業。他于2001年開始工作，涉足電源管理業務，曾擔任各種應用工程師職位，并在亞利桑那州鳳凰城工作了4年，負責開關模式電源。他于2009年加入ADI公司，現擔任位于德國慕尼黑的ADI公司的電源管理現場應用工程師。聯系方式：frederik.dostal@analog.com。 |
