【導(dǎo)讀】對(duì)于電源設(shè)計(jì)而言，你覺得是簡(jiǎn)單呢，還是復(fù)雜？就拿穩(wěn)壓器選擇而言，開關(guān)穩(wěn)壓器在很多方面都優(yōu)于線性穩(wěn)壓器，它能夠在高功率轉(zhuǎn)換期間實(shí)現(xiàn)高效率。開關(guān)穩(wěn)壓器的優(yōu)點(diǎn)是具有高功率轉(zhuǎn)換效率。
但是，它們也存在一些缺點(diǎn)。許多應(yīng)用面臨的一大挑戰(zhàn)是開關(guān)穩(wěn)壓器自身的干擾，這是因?yàn)殚_關(guān)穩(wěn)壓器通常會(huì)在輸入端和輸出端產(chǎn)生傳導(dǎo)發(fā)射和輻射電磁干擾(EMI)。EMI可能會(huì)耦合進(jìn)入電路的信號(hào)關(guān)鍵型部件，進(jìn)而降低系統(tǒng)性能。開關(guān)穩(wěn)壓器產(chǎn)生的這種干擾也可能導(dǎo)致產(chǎn)品無法滿足給定的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，例如，CISPR 22 B級(jí)輻射限值規(guī)定電磁輻射騷擾應(yīng)在30 Mhz至450 MHz之間。
開關(guān)模式電源頻率和產(chǎn)生的相關(guān)干擾
對(duì)于這種問題，可以通過延長轉(zhuǎn)換時(shí)間來減少快速開關(guān)產(chǎn)生的干擾。開關(guān)穩(wěn)壓器以較慢的速度進(jìn)行開關(guān)轉(zhuǎn)換不但可以降低干擾頻率，還可以減小干擾幅度。這是基于公式：V = L × di/dt。所以，如果非常快速地切換流經(jīng)開關(guān)穩(wěn)壓器的電流（升高和降低），那么在固定寄生電感下會(huì)產(chǎn)生較高的電壓失調(diào)。這也會(huì)增加干擾。
上述說法可能會(huì)讓人認(rèn)為，以較慢速度開關(guān)轉(zhuǎn)換可能會(huì)更好。從產(chǎn)生干擾這方面來看，這種想法是對(duì)的。遺憾的是，慢速開關(guān)轉(zhuǎn)換會(huì)增加開關(guān)損耗。在轉(zhuǎn)換過程中，開關(guān)具有一定的電阻，開關(guān)既不完全開啟，也不完全關(guān)閉，此時(shí)它具有高電阻。這會(huì)造成功率損耗，并降低開關(guān)穩(wěn)壓器的轉(zhuǎn)換效率。
以往，設(shè)計(jì)人員只能選擇高效率和高噪聲，或者選擇低轉(zhuǎn)換效率和低干擾。電磁干擾可以通過添加濾波器和屏蔽來減輕，但這會(huì)增加制造復(fù)雜性、尺寸和成本。
開關(guān)電流對(duì)稱設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)抵消
為了實(shí)現(xiàn)高效率、低EMI、結(jié)構(gòu)緊湊的開關(guān)穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)，ADI公司 Power by Linear™ 團(tuán)隊(duì)的工程師開發(fā)了 Silent Switcher® 技術(shù)。在靜音開關(guān)穩(wěn)壓器中，高di/dt電流環(huán)路被分成兩個(gè)對(duì)稱的環(huán)路，形成兩個(gè)互相抵消的磁場(chǎng)。這種抑噪設(shè)計(jì)通常可以減少20 dB至40 dB的電磁干擾。
上圖顯示了走線和開關(guān)的對(duì)稱布局。這種布局將開關(guān)電流分為兩條對(duì)稱路徑。一條路徑產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度與第二條路徑相同，但方向相反。所以，這些干擾磁場(chǎng)基本可以彼此抵消。
Silent Switcher技術(shù)和新開發(fā)的Silent Switcher 2技術(shù)支持在高頻率運(yùn)行中實(shí)現(xiàn)高 VIN / VOUT 比，同時(shí)保持低噪聲，因此可以縮小解決方案的總體尺寸。采用這種架構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)緊湊高效的低噪聲開關(guān)穩(wěn)壓器。
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