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利用频率扩展技术改善开关的EMI性能

上网日期: 2007年04月06日 ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:开关稳压器? EMI? Switcher?

由于开关稳压器能够极大地节省空间并具有极低的功耗,因此这种稳压器正在逐步取代线性稳压器,而进入各种新型应用中。但是,开关稳压器有一个缺点,其内部开关电流可能产生电磁干扰(EMI)。EMI的峰值能量集中在开关频率上,降低EMI的传统方法是谨慎处理接地、屏蔽和滤波。这些降低EMI的方法以控制和抑制稳压器内部开关电流所产生的辐射为主。降低开关电流的幅度和改变频率也能降低EMI。确切地说,多相同步和扩展频谱频率调制(SSFM)是降低EMI的两种强有力的工具。

多相同步技术

采用多个同步开关取代单个开关可以降低峰值开关电流。这种方法就是多相同步,通过从外部驱动开关来实现,它用一个外部时钟使稳压器之间产生相移。多相同步将每个开关的接通时间错开,这样在以前是死区的地方就有了输入电流。图1显示的是用单个200kHz时钟工作的两个开关稳压器的电源电流。左图显示的是未采用时钟同步方法时的电流。右边的图显示的则是让第二个稳压器时钟有180°相移时的电流,结果在两倍频(400kHz)上出现了较小的峰值电流,因此峰值EMI也较小。由于EMI现在于两倍频上,所以可以进一步降低,因为在较高频率上滤波更有效。通过将时钟信号相位划分成多个相位增量,可以同步更多的稳压器,而每增加一个稳压器都会使EMI降低一些。很多两相和多相稳压器都通过内置时钟相移来实施多相同步。

利用外部时钟实现多相同步允许多个两相或多相稳压器同步,而且根据电源要求需使用多个独立的稳压器时,有时也必须用外部时钟进行多相同步。硅振荡器非常适用于这类应用,因为硅振荡器能够提供多个频率和相位可编程的输出。

应该提到的是,多相同步的好处远不止于改善EMI。使用多个并联的同步稳压器的一个基本作用是消除输入和输出的纹波电流,从而允许使用尺寸小得多的输入和输出电容器。多相解决方案具有较小的等效电感,因此可以实现较高的电流转换率。就负载瞬态而言,多相解决方案还具有较短的开关延迟时间。负载瞬态响应得到改善以后,所需的输出电容可以进一步减小。



图1:未采用和采用相位同步的两个开关稳压器的电源电流。

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