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諧波系列的電磁干擾幅度受Q1和Q2的通斷影響。這些回路面積控制對(duì)于降低電磁干擾是很重要的,在PCB走線布線時(shí)就要預(yù)先考慮清器件的布局問(wèn)題。在測(cè)量漏源電壓VDS的上升時(shí)間tr和下降時(shí)間tf,或流經(jīng)Q1和Q2的電流上升率di/dt 時(shí),可以很明顯看到這一點(diǎn)。這也表示,我們可以很簡(jiǎn)單地通過(guò)減緩Q1或Q2的通斷速度來(lái)降低電磁干擾水平。事實(shí)正是如此,延長(zhǎng)開(kāi)關(guān)時(shí)間的確對(duì)頻率高于 f=1/πtr的諧波有很大影響。不過(guò),此時(shí)必須在增加散熱和降低損耗間進(jìn)行折中。盡管如此,對(duì)這些參數(shù)加以控制仍是一個(gè)好方法,它有助于在電磁干擾和熱性能間取得平衡。具體可以通過(guò)增加一個(gè)小阻值電阻(通常小于5Ω)實(shí)現(xiàn),該電阻與Q1和Q2的柵極串聯(lián)即可控制tr和tf,你也可以給柵極電阻串聯(lián)一個(gè) “關(guān)斷二極管”來(lái)獨(dú)立控制過(guò)渡時(shí)間tr或tf(見(jiàn)圖3)。這其實(shí)是一個(gè)迭代過(guò)程,甚至連經(jīng)驗(yàn)豐富的電源設(shè)計(jì)人員都使用這種方法。我們的終目標(biāo)是通過(guò)放慢晶體管的通斷速度,使電磁干擾降低至可接受的水平,同時(shí)保證其溫度足夠低以確保穩(wěn)定性。
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Ott關(guān)于不同模式電磁干擾水平的公式(2)示意了回路面積對(duì)電路電磁干擾水平產(chǎn)生的直接線性影響。多個(gè)電源模塊并聯(lián)應(yīng)用的方法工程師在設(shè)計(jì)電源系統(tǒng)時(shí),當(dāng)一個(gè)電源模塊無(wú)法滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求,通常會(huì)采用多個(gè)電源模塊并聯(lián)應(yīng)用。E=263×10-16(f2AI)(1/r) (2)輻射場(chǎng)正比于下列參數(shù):涉及的諧波頻率(f,單位Hz)、回路面積(A,單位m2)、電流(I)和測(cè)量距離(r,單位m)。此概念可以推廣到所有利用梯形波形進(jìn)行電路設(shè)計(jì)的場(chǎng)合,不過(guò)本文僅討論電源設(shè)計(jì)。參考圖4中的交流模型,研究其回路電流流動(dòng)情況:起點(diǎn)為輸入電容器,然后在Q1導(dǎo)通期間流向Q1,再通過(guò)L1進(jìn)入輸出電容器,后返回輸入電容器中。當(dāng)Q1關(guān)斷、Q2導(dǎo)通時(shí),就形成了第二個(gè)回路。之后存儲(chǔ)在L1內(nèi)的能量流經(jīng)輸出電容器和Q2,如圖5所示。這些回路面積控制對(duì)于降低電磁干擾是很重要的,在PCB走線布線時(shí)就要預(yù)先考慮清器件的布局問(wèn)題。當(dāng)然,回路面積能做到多小也是有實(shí)際限制的。
開(kāi)關(guān)電源不同于線性電源,開(kāi)關(guān)電源利用的切換晶體管多半是在全開(kāi)模式(飽和區(qū))及全閉模式(截止區(qū))之間切換,這兩個(gè)模式都有低耗散的特點(diǎn),切換之間的轉(zhuǎn)換會(huì)有較高的耗散,但時(shí)間很短,因此比較節(jié)省能源,產(chǎn)生廢熱較少。電源模塊常見(jiàn)異常輸入電壓過(guò)高電源模塊輸入電壓過(guò)高,輕則導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法正常工作,重則燒毀電路。理想上,開(kāi)關(guān)電源本身是不會(huì)消耗電能的。電壓穩(wěn)壓是透過(guò)調(diào)整晶體管導(dǎo)通及斷路的時(shí)間來(lái)達(dá)到。相反的,線性電源在產(chǎn)生輸出電壓的過(guò)程中,晶體管工作在放大區(qū),本身也會(huì)消耗電能。開(kāi)關(guān)電源的高轉(zhuǎn)換效率是其一大優(yōu)點(diǎn),而且因?yàn)殚_(kāi)關(guān)電源工作頻率高,可以使用小尺寸、輕重量的變壓器,因此開(kāi)關(guān)電源也會(huì)比線性電源的尺寸要小,重量也會(huì)比較輕。