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ADI让你开关转换时,最大效率与最小电磁干扰可以
发布日期:2024-02-05 09:19     点击次数:161

由于开关模式电源中的开关损耗显著降低,开关调节器中的快速开关瞬变是有益的。特别是在高开关频率下,开关调节器的效率可以大大提高。然而,快速开关转换也会产生一些负面影响。当开关转换频率在20mHz和200mHz之间时,干扰会急剧增加。因此,开关模式电源开发人员必须在高频范围内,在高效率和低干扰之间找到一个很好的折衷方案。另外,ADI提出了Silent。 Switcher™即使是极快的开关边缘,技术也可能产生最小的电磁辐射。

图1. 开关转换开关模式电源,在开关节点施加输入电压。图1显示了快速和慢速开关的转换。快速开关转换会对相邻电路段产生更强的干扰耦合。具有电压突变的PCB走线可与具有高阻抗的相邻走线产生容性耦合。有电流突变的PCB走线可与相邻走线产生电感耦合。这些影响可以通过减慢开关转换来最大限度地减少。图2显示了一种适用于异步开关调节器的技术。这两个开关中的一个使用了肖特基二极管。串联电阻与自举电容CBOOT(提供高边n通道MOSFET的栅极电压),可减慢开关的开关转换。该技术可用于集成开关调节器,当功率MOSFET的栅极信号线无法直接调节时。若将开关控制器与外部MOSFET配合使用,也可将电阻插入栅极驱动线中。电阻值通常小于1000Ω。

图2. 异步降压转换器中的开关转换采用自举电阻减慢。然而,CPU,中央处理器,芯片大多数现代开关调节器都是高边和低边有源开关的同步开关调节器。在这里,在CBOOT路径中使用电阻不能显著减慢开关转换。如果这里仍然使用与CBOOT串联的电阻(如图3所示),高边开关的开关转换也会减慢。然而,这可能导致低边开关没有完全关闭。因此,高边开关和低边开关可以同时立即打开。这将导致输入电压与接地之间的破坏性短路。这一点尤为重要,因为开关转换速度也受到工作温度等参数和半导体制造的可变性的影响。因此,即使在实验室进行测试,也不能保证安全操作。为了减缓集成开关的同步开关调节器的开关转换,应使用可以通过内部电路直接设置开关转换速度的同步开关调节器,如ADIADP5014。在这些集成电路中,可以保证两个开关在减慢开关转换时不同时导通,因此不会短路,CBOOT路径中没有电阻。

图3. 同步降压转换器可能因高端开关转换减慢而短路。近年来,关于快速开关转换,有一项非常重要的创新不容忽视。ADI的Silent Switcher技术大大降低了快速开关边缘的电磁辐射,高达40dB(10000倍)。因此。开关模式电源具有超快边缘,只有最小EMC问题。在大多数情况下,Silent 为了减少EMI,Switcher设备不需要降低开关转换速度。通过Silent Switcher技术在很大程度上消除了权衡最大转换效率和最小电磁干扰的问题。