最小化SEPIC转换器的排放

发布时间:2019-5-6 10:06    发布者:傲壹电子
  用于电 压转换的每个开关模式稳压器都会引起干扰。在电 压转换器的输入端和输出端,有一部分是通过线传输的,但也有一部分是辐射的。这些干扰主要是由快速开关的边缘引起的。对于现代开关模式稳压器,它们只有几纳秒长。采用新开关技术(例如SiC或GaN)之后,这些开关转换的时间特别短。图1所示为大约1纳秒长的开关转换时间。基础频率不能与降压型稳压器的开关频率混淆。但是,有一些方法可以克服干扰问题。如图1所示,应该尽可能快地开关边缘,以便尽可能减少开关损失。
  

  图1.快速开关转换引发干扰。



  为了创建一个辐射干扰尽可能低的优化电 路板布局,开关模式稳压器的热回路必须尽可能小—也就是说,寄生电 感越小越好。为了说明快速开关电 流产生的影响,我们针对一个示例进行了计算。如果在一纳秒内开关1A电 流,且该电 流路径中存在20nH的寄生电 感,则会产生20V电 压偏移。计算公式如下:
  

  产生的干扰(EMI)是由热回路中20nH寄生电 感导致的20V 电 压偏移引起的。为了尽可能减少这种干扰,必须让寄生电 感尽可能最小。
  降压型开关模式稳压器要求输入电 容尽可能靠近高侧开关以及低侧开关的接地连接。对于单片同步降压型开关稳压器,这相当于输入电 容与降压稳压器集 成 电 路的VIN和GND连接。如果这些连接的电 感尽可能低,产生的电 压偏移和电磁干扰就会尽可能低。
 

  图2.关键路径(热回路),含S E P I C转换器。



  根据S E P I C拓扑,采用开关式稳压器的情况下,这个概念如何实施?S E P I C拓扑非常受欢迎,因为输入电 压可以高于或低于输出电 压。因此,这相当于升降压拓扑。图2显示了这个拓扑。除降压拓扑外,还需采用第二电 感和耦合电 容。




  由于S E P I C转换器也是一种开关模式稳压器,所以这种拓扑中也会出现相同的快速开关电 流(与降压转换器类似)。为了尽量减少产生干扰,这些热回路电 流路径应该尽可能短。出于这个目的,必须考虑降压稳压器的每条路径。导体是连续导电,还是只在通电或断电时导电?在图2中,所有用浅蓝色线路的电 流随快速切换而变化。因此,这些路径是关键的热循环路径,构建时需保证电 感尽可能低。不可在这些路径中插入过孔或不必要的长连接线缆。

  S E P I C开关模式稳压器也具备关键的热回路,这对于实现低电磁干扰行为是必不可少的。如果这些热回路设计巧妙,寄生电 感很低,那么只会产生很小的电 压偏移,从而减少辐射干扰。在S E P I C开关模式稳压器中,并非如降压型稳压器一样,关键的是输入电 容,而是本文中描述的电 流路径,如图2所示。




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