DC/DC轉(zhuǎn)換

開關(guān)模式電源 (SMPS)由于其高效率、緊湊設(shè)計(jì)和輕重量而用于隔離式和大多數(shù)非隔離式DC/DC 轉(zhuǎn)換。晶體管和二極管的導(dǎo)通轉(zhuǎn)換會在各種 SMPS 電路拓?fù)渲胁煌潭鹊禺a(chǎn)生電噪聲。噪聲有可能沿著輸入和輸出線路傳導(dǎo)或輻射，表現(xiàn)為線路和接地之間的共模 (CM) 噪聲或線路和返回導(dǎo)體之間的差模 (DM) 噪聲。

表 1 顯示了軍用級 DC/DC 轉(zhuǎn)換器的某些噪聲限制。使用典型的線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)布置（圖 1）來監(jiān)控 50 個(gè)終端上的 CM 和 DM 電壓之和，該網(wǎng)絡(luò)布置通常將信號輸出到頻譜或 EMI 分析儀。

表 1：軍用 EMI 限值，傳導(dǎo)（CE、DO）和輻射（RE、DO）

表 1：軍用 EMI 限值，傳導(dǎo)（CE、DO）和輻射（RE、DO）

圖 1：用于傳導(dǎo) EMI 測量的線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)，顯示 CM 和 DM 噪聲路徑

圖 1：用于傳導(dǎo) EMI 測量的線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)，顯示 CM 和 DM 噪聲路徑

為了避免超過 EMI 限制，必須抑制 DM 和 CM 噪聲，特別是因?yàn)橥獠窟B接上的噪聲可以在兩種模式之間來回切換。

輸入電流波形取決于開關(guān)拓?fù)?/p>

雖然開關(guān)沿會產(chǎn)生高頻傳導(dǎo) EMI，但基本工作電流波形定義了低頻 DM 輻射水平，在開關(guān)頻率下具有的線路響應(yīng)。根據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，工作輸入電流波形可以是不連續(xù)的（如在“降壓”派生電路中）或連續(xù)的（如在較高功率“升壓”派生電路中，盡管這些在低功率下可能是不連續(xù)的）。在所有情況下，電流波形都可以近似為方波和以開關(guān)頻率重復(fù)的三角形或鋸齒形的總和。這是進(jìn)入 DC/DC 轉(zhuǎn)換器開關(guān)級的電流。轉(zhuǎn)換器輸入端的濾波器（至少一個(gè)電容器）可將電流調(diào)節(jié)至接近 DC，且殘余噪聲要求低于 EMI 標(biāo)準(zhǔn)限制線。

預(yù)測 EMI 響應(yīng)幅度的一種方法是將電流分解為時(shí)域中的方波、鋸齒波和三角波元素，并應(yīng)用傅立葉分析來給出頻域中的線路響應(yīng)幅度。然后可以根據(jù)頻率圖設(shè)計(jì)濾波器，將響應(yīng)衰減到 EMI 標(biāo)準(zhǔn)所需的水平。例如，非連續(xù)模式下的升壓轉(zhuǎn)換器具有三角形輸入電流波形，其第n次諧波的幅度I sin( n ) 為：

多相同步技術(shù)降低傳導(dǎo)噪聲

D是占空比，Ip是鋸齒波的峰值電流。

根據(jù)計(jì)算的值，輸入電容器可能就足夠了，形成一個(gè)單極，提供 –20dB/十年的頻率衰減。如果沒有，則可以采用總共 –40 dB/十倍頻程的附加串聯(lián)電感器或具有 –60 dB/十倍頻程的 CLC pi 濾波器，其整體尺寸可能比單個(gè)電容器小，以實(shí)現(xiàn)相同的衰減。然而，單個(gè)大電容器也可能具有顯著的等效串聯(lián)電阻 (ESR) 和電感 (ESL)，從而降低其影響。添加輸入濾波器還會引入自諧振和寄生諧振，這會產(chǎn)生振鈴、額外的 EMI 響應(yīng)和過電壓，因此必須考慮阻尼。有時(shí)，這可以通過直接跨接轉(zhuǎn)換器輸入的串聯(lián)電容器和電阻器來實(shí)現(xiàn)。然而，濾波器網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)電容器的 ESR 通常可以設(shè)置為提供足夠的阻尼效果。此外，米德爾布魯克標(biāo)準(zhǔn)是一項(xiàng)約束，它規(guī)定濾波器的輸出阻抗必須遠(yuǎn)低于后續(xù)轉(zhuǎn)換器的輸入，以確保穩(wěn)定性。濾波器的另一個(gè)考慮因素是足夠的直流額定電流，以避免電流波形峰值處的過度加熱和磁飽和，尤其是在高溫下。