DC/DC轉(zhuǎn)換器如何減輕開關(guān)電源中EMI的影響

工程師在設(shè)計(jì)電源系統(tǒng)時(shí)面臨的一個(gè)常見問題是如何選擇DC/DC轉(zhuǎn)換器：線性還是開關(guān)轉(zhuǎn)換器？一般而言，開關(guān)電源（SMPS）相比線性穩(wěn)壓器，效率要高得多，也更加優(yōu)越。但是，EMI性能卻相差很多。

線性與開關(guān)對比圖，來自Advanced Conversion Technology

TI正致力于創(chuàng)建可提供兩全其美的解決方案——高效和最小的EMI。

開關(guān)電源是工程折衷的典型例子，在這種情況下，高效運(yùn)行會(huì)帶來額外的EMI問題。

開關(guān)電源通過打開和關(guān)閉半導(dǎo)體開關(guān)來工作，利用電感器的瞬態(tài)行為進(jìn)行升壓或降壓。雖然開關(guān)過程產(chǎn)生了高效率，但這也是直接導(dǎo)致EMI問題。

開關(guān)電源降壓轉(zhuǎn)換器的示例。圖片由Components101提供

理想情況下，開關(guān)在斷開時(shí)將具有無限阻抗，在閉合時(shí)將具有零阻抗。這種完美的切換將允許這兩個(gè)狀態(tài)之間的瞬時(shí)變化。

不幸的是，現(xiàn)實(shí)世界中的交換會(huì)隨著狀態(tài)的變化而經(jīng)歷上升和下降的時(shí)間。這些過渡會(huì)引起開關(guān)電源的EMI，其中電流的非線性尖峰會(huì)導(dǎo)致高頻SMPS波形上的諧波分量。產(chǎn)生的電壓尖峰會(huì)導(dǎo)致EMI和RFI超過100 MHz。

集成有源EMI濾波器

通常，設(shè)計(jì)人員為減輕開關(guān)電源中EMI的影響而采取的措施是使用EMI濾波器，該濾波器通常位于開關(guān)電源的外部。

日前，TI發(fā)布了一個(gè)新的同步DC / DC降壓控制器系列，該系列據(jù)稱是業(yè)界首款集成有源EMI濾波器的DC/DC降壓控制器。

集成濾波器可將電路板的整體尺寸減小多達(dá)50％。圖片由德州儀器（TI）提供

該新系列名稱為LM25149-Q1，它采用有源EMI濾波器和雙隨機(jī)擴(kuò)頻技術(shù)，可在多個(gè)頻段上實(shí)現(xiàn)55 dBuV的傳導(dǎo)EMI降低。通過集成濾波器，設(shè)計(jì)工程師可以減小外部EMI濾波器的尺寸。根據(jù)TI的說法，這可使工程師將總面積減少50％。

降壓轉(zhuǎn)換器利用帶有感應(yīng)和注入電容器的有源EMI濾波器，以及用于補(bǔ)償?shù)慕M件。圖片由德州儀器（TI）提供

該公告中發(fā)布的另一款器件是LMQ61460，該器件通過集成內(nèi)部旁路電容器來降低非集成解決方案中的寄生電感，從而降低了EMI。 LMQ61460在3–36 V之間工作，最高可承受42 V的浪涌保護(hù)。與LM25149-Q1一樣，該IC還采用偽隨機(jī)擴(kuò)頻技術(shù)，可將任何給定頻段的峰值EMI降至最低。

無需權(quán)衡EMI及高效率

隨著更多領(lǐng)域的電氣化，至關(guān)重要的是要考慮整個(gè)設(shè)計(jì)的權(quán)衡取舍，以實(shí)現(xiàn)最佳的電氣系統(tǒng)。TI試圖通過創(chuàng)建集成的開關(guān)電源解決方案來做到這一點(diǎn)，從而將EMI的影響降至最低，使諸如EV之類的應(yīng)用可以受益于高效率而無需擔(dān)心EMI。

編輯：hfy