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分布供電方式具有節(jié)能、可靠、、經(jīng)濟和維護方便等優(yōu)點。已被大型計算機、通信設備、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)階段國家在大力推廣智能電網(wǎng)建設,對電能表的要求大幅提高,開關電源將逐步取代變壓器在電能表上面的應用。在大功率場合,如電鍍、電解電源、電力機車牽引電源、中頻感應加熱電源、電動機驅(qū)動電源等領域也有廣闊的應用前景。
電源的電磁干擾水平是設計中難的部分,設計人員能做的就是在設計中進行充分考慮,尤其在布局時。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接觸到相關的工作,本文中我們將考慮與低電磁干擾設計相關的兩種常見的折中方案
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從公式2可以看出,減小開關節(jié)點的回路面積會有效降低電磁干擾水平。如果回路面積減小為原來的3倍,電磁干擾會降低9.5dB,如果減小為原來的10倍,則會降低20 dB。設計時,從化圖4和圖5所示的兩個回路節(jié)點的回路面積著手,細致考慮器件的布局問題,同時注意銅線連接問題。盡量避免同時使用PCB的兩面,因為通孔會使電感顯著,進而帶來其他問題。恰當放置高頻輸入和輸出電容器的重要性常被忽略。輸入電壓過高的原因:(1)輸出端懸空或無負載(2)輸出端負載過輕,輕于10%的額定負載(3)輸入電壓偏高或干擾電壓解決方法:可以通過調(diào)整輸出端的負載或者調(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)品設計轉(zhuǎn)讓給國外制造商。結果,我的工作職責也發(fā)生了很大變化,我成了一名顧問,幫助電源設計新手解決文中提到的一系列需要權衡的事宜及其他眾多問題。這里有一個含有集成鎮(zhèn)流器的離線式開關的設計例子:設計人員希望降低終功率級中的電磁干擾。我只是簡單地將高頻輸出電容器移動到更靠近輸出級的位置,其回路面積就大約只剩原來的一半,而電磁干擾就降低了約 6dB。而這位設計者顯然不太懂得其中的道理,他稱那個電容為“魔法帽子”,而事實上我們只是減小了開關節(jié)點的回路面積。
按照開關管的開關條件,DC/DC轉(zhuǎn)換器又可以分為硬開關(Hard Switching)開關電源和軟開關(Soft Switching)兩種。硬開關DC/DC轉(zhuǎn)換器的開關器件 是在承受電壓或流過電流的情況下,開通或關斷電路的,因此在開通或關斷過程中將會產(chǎn)生較大的交疊損耗,即所謂的開關損耗(Switching loss)。設計時,從化圖4和圖5所示的兩個回路節(jié)點的回路面積著手,細致考慮器件的布局問題,同時注意銅線連接問題。當轉(zhuǎn)換器的工作狀態(tài)一定時開關損耗也是一定的,而且開關頻率越高,開關損耗越大,同時在開關過程中還會激起電路分布電感和寄生 電容的振蕩,帶來附加損耗,因此,硬開關DC/DC轉(zhuǎn)換器的開關頻率不能太高。