作者：Frederik Dostal   現場(chǎng)應用工程師，Analog Devices 公司

所有作為開(kāi)關(guān)模式電源的電源轉換器都會(huì )引起干擾。這種干擾主要是由開(kāi)關(guān)頻率和開(kāi)關(guān)轉換的高頻率引起的。在開(kāi)關(guān)穩壓器環(huán)境中，有三條干擾傳輸路徑：輻射發(fā)射、以及開(kāi)關(guān)穩壓器輸出側和輸入側上的傳導發(fā)射。

輻射發(fā)射在很大程度上取決于寄生元件，并可通過(guò)優(yōu)化的電路板布局降低。有種高度創(chuàng )新的方法是采用 Analog Devices 的開(kāi)關(guān)穩壓器，可使輻射發(fā)射降低達 40 dB (即 10,000 倍)，此類(lèi)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(chēng)的，因此產(chǎn)生的電場(chǎng)在很大程度上相互抵消。

傳導發(fā)射可借助濾波器來(lái)降低。然而，有幾件事情是必需考慮的。不僅濾波器需要進(jìn)行優(yōu)化以降低特定頻率范圍內的噪聲，而且它還影響著(zhù)整個(gè)電源的穩定性。開(kāi)關(guān)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(gè)輸入濾波器來(lái)降低傳導發(fā)射。

在濾波器設計中必須考慮這兩種阻抗。為了簡(jiǎn)化設計工作，LTpowerCAD® 增加了一項新功能，LTpowerCAD 是 Analog Devices 提供的一款開(kāi)關(guān)穩壓器計算工具。LTpowerCAD 可從 Analog Devices 網(wǎng)站免費下載，近十年來(lái)一直被認為是一款實(shí)用的開(kāi)關(guān)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(xiàn)路電壓密切相關(guān)的關(guān)鍵共模噪聲并不是非常依賴(lài)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(shí)際情況。

圖 2 顯示了采用 LTpowerCAD 完成的開(kāi)關(guān)穩壓器計算 (在輸入側上布設一個(gè)優(yōu)化濾波器的情況下)。

如前文所述，不僅需要實(shí)現低于特定 EMI 規格等級的發(fā)射水平，而且，構成開(kāi)關(guān)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(diǎn)，LTpowerCAD 在圖 3 所示的簡(jiǎn)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(fā)生振蕩。

以前，有可用于開(kāi)關(guān)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(lái)計算適當的濾波器，這種新方式非常適合最大限度降低開(kāi)關(guān)模式電源中的傳導發(fā)射。