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分布供電方式具有節(jié)能、可靠、、經(jīng)濟(jì)和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。已被大型計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備、航空航天、工業(yè)控制等系統(tǒng)逐漸采納,也是超高速型集成電路的低電壓電源(3.3V)的為理想的供電方式?,F(xiàn)階段國(guó)家在大力推廣智能電網(wǎng)建設(shè),對(duì)電能表的要求大幅提高,開(kāi)關(guān)電源將逐步取代變壓器在電能表上面的應(yīng)用。在大功率場(chǎng)合,如電鍍、電解電源、電力機(jī)車(chē)牽引電源、中頻感應(yīng)加熱電源、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電源等領(lǐng)域也有廣闊的應(yīng)用前景。
電源的電磁干擾水平是設(shè)計(jì)中難的部分,設(shè)計(jì)人員能做的就是在設(shè)計(jì)中進(jìn)行充分考慮,尤其在布局時(shí)。由于直流到直流的轉(zhuǎn)換器很常用,所以硬件工程師或多或少都會(huì)接觸到相關(guān)的工作,本文中我們將考慮與低電磁干擾設(shè)計(jì)相關(guān)的兩種常見(jiàn)的折中方案
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從公式2可以看出,減小開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)的回路面積會(huì)有效降低電磁干擾水平。如果回路面積減小為原來(lái)的3倍,電磁干擾會(huì)降低9.5dB,如果減小為原來(lái)的10倍,則會(huì)降低20 dB。設(shè)計(jì)時(shí),從化圖4和圖5所示的兩個(gè)回路節(jié)點(diǎn)的回路面積著手,細(xì)致考慮器件的布局問(wèn)題,同時(shí)注意銅線連接問(wèn)題。盡量避免同時(shí)使用PCB的兩面,因?yàn)橥讜?huì)使電感顯著,進(jìn)而帶來(lái)其他問(wèn)題。恰當(dāng)放置高頻輸入和輸出電容器的重要性常被忽略。輸入電壓過(guò)高的原因:(1)輸出端懸空或無(wú)負(fù)載(2)輸出端負(fù)載過(guò)輕,輕于10%的額定負(fù)載(3)輸入電壓偏高或干擾電壓解決方法:可以通過(guò)調(diào)整輸出端的負(fù)載或者調(diào)整輸入電壓范圍。若干年以前,我所在的公司曾把我們的產(chǎn)品設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)讓給國(guó)外制造商。結(jié)果,我的工作職責(zé)也發(fā)生了很大變化,我成了一名顧問(wèn),幫助電源設(shè)計(jì)新手解決文中提到的一系列需要權(quán)衡的事宜及其他眾多問(wèn)題。這里有一個(gè)含有集成鎮(zhèn)流器的離線式開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)例子:設(shè)計(jì)人員希望降低終功率級(jí)中的電磁干擾。我只是簡(jiǎn)單地將高頻輸出電容器移動(dòng)到更靠近輸出級(jí)的位置,其回路面積就大約只剩原來(lái)的一半,而電磁干擾就降低了約 6dB。而這位設(shè)計(jì)者顯然不太懂得其中的道理,他稱那個(gè)電容為“魔法帽子”,而事實(shí)上我們只是減小了開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)的回路面積。
按照開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)條件,DC/DC轉(zhuǎn)換器又可以分為硬開(kāi)關(guān)(Hard Switching)開(kāi)關(guān)電源和軟開(kāi)關(guān)(Soft Switching)兩種。硬開(kāi)關(guān)DC/DC轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)器件 是在承受電壓或流過(guò)電流的情況下,開(kāi)通或關(guān)斷電路的,因此在開(kāi)通或關(guān)斷過(guò)程中將會(huì)產(chǎn)生較大的交疊損耗,即所謂的開(kāi)關(guān)損耗(Switching loss)。設(shè)計(jì)時(shí),從化圖4和圖5所示的兩個(gè)回路節(jié)點(diǎn)的回路面積著手,細(xì)致考慮器件的布局問(wèn)題,同時(shí)注意銅線連接問(wèn)題。當(dāng)轉(zhuǎn)換器的工作狀態(tài)一定時(shí)開(kāi)關(guān)損耗也是一定的,而且開(kāi)關(guān)頻率越高,開(kāi)關(guān)損耗越大,同時(shí)在開(kāi)關(guān)過(guò)程中還會(huì)激起電路分布電感和寄生 電容的振蕩,帶來(lái)附加損耗,因此,硬開(kāi)關(guān)DC/DC轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)頻率不能太高。