TI稳压IC的EMI不再是事后诸葛亮,因为它有可能在设计阶段后期造成重大挫折,这将耗费时间和金钱。
开关电源(SMPS)是现代技术中**普遍的电路之一,在大多数应用中,它比线性稳压器的效率有了极大的提高。
但这种效率是有代价的,因为开关电源中的功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的开关使其
是电磁干扰的主要来源,而电磁干扰反过来又会影响可靠性。EMI主要来自不连续的输入电流、开关节点上的快速转换率、,
以及功率环路中寄生电感引起的沿开关边缘的附加振铃。
下页的图1说明了这些元素中的每一个如何使用buck转换器拓扑在不同的频带中表现出来。
例如。随着压力的增加,增加开关频率以减小尺寸和成本,并增加转换率以提高
效率、电磁干扰问题加剧,TPS53114PWP稳压IC,TPS53114PWP稳压IC,TPS53114PWP稳压IC。因此,有必要结合具有成本效益且易于集成的EMI缓解技术不要影响电源设计。
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降低低频和高频范围内电磁干扰的常规方法-稳压IC技术专题
当系统共享公共物理触点时,开关电源中不连续电流产生的输入电压纹波可传导至其他系统。如果没有适当的缓解措施,过大的输入或输出电压纹波可能会危及电源、负载或相邻系统的运行。
传统上,您可以通过使用基于无源电感电容器(LC)的EMI滤波器来**小化输入纹波,如图4所示。LC滤波器提供满足EMI规范所需的衰减。
取舍是根据所需衰减对系统的尺寸和成本进行惩罚,这将降低总体功率密度。而且用于输入EMI滤波器设计的大型电感器由于其较低的自谐振频率而在大于30 MHz的频率下失去衰减,因此需要铁氧体磁珠等附加组件来处理高频衰减。
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集成输入旁路电容器
如前所述,由于开关节点振铃的增加,大输入功率环路在高频段会导致更高的发射。
在设备封装内集成高频输入去耦电容器有助于将输入回路寄生降至比较低,从而减少EMI。
该技术用于LMQ62440-Q1降压转换器,如下图20所示。除了减少输入功率回路电感外,输入高频电容器的封装集成还有助于使解决方案更不受终端系统电路板布局变化的影响。
下页的图21比较了LMQ62440-Q1的辐射EMI(相同板上的相同条件),包括集成和不集成旁路电容器。结果表明,在**严格的电视频段(200至230 MHz)内,发射降低了9 dB,这有助于系统保持在行业标准设定的EMI限值下,而无需在电路板上安装其他组件。
降低低频和高频范围内电磁干扰的常规方法2-稳压IC技术专题
另一种缓解EMI的传统方法是使用扩频(或时钟抖动)来调制开关电源的开关频率,这将减少与基本开关频率及其谐波相关的频谱峰值,但以增加噪声地板为代价,如图5所示。
扩频技术是一种很有吸引力的技术,因为它易于实现,而且您可以将其与其他EMI降低方法结合使用。然而,它并不是***的,因为它只能相对减少现有的电磁干扰,而且本质上,它的性能随着开关频率的降低而降低。此外,您传统上只能将扩频应用于单个频带,原因我们将在下一节中探讨。
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直流/直流负载点解决方案解决了规模、效率、性能或成本问题约束条件。我们的解决方案范围从分立器件到集成电源解决方案,集成电路封装中包含磁性。由于工作电压高达100V,TI的宽VIN产品组合消除了输入保护组件,以降低成本和解决方案尺寸。降压式DC/DC转换器-集成MOSFET技术-稳压IC在过去几年中达到了较高的密度,以在较小的封装中提供更高的效率。
TI的DC/DC转换器提供了许多高达30A的引人注目的解决方案。
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图8说明了时域和频域中的这些参数。-稳压IC技术专题
在CISPR 25等标准中,通常会将fm设置在9 kHz左右,以优化低频段,但这恰好也在音频范围内。为了解决这一问题,您可以进一步以伪随机方式调制三角调制,以传播可听能量,而不会对传导和辐射EMI性能产生重大影响。下页的图9说明了时域和频域中的这种调制模式,这是TPS55165-Q1(同步降压-升压转换器)上的一个功能。
EMI不仅限于单个频带(因此也限于单个RBW),而是多个频带的事实带来了困境,因为扩频通常只能针对单个频带的改进。解决这个问题的一种新方法是一种称为双随机扩频(DRSS)的数字扩频技术。DRS背后的基本原理是叠加两个调制剖面,每个调制剖面针对不同的RBW。有关更多信息,请参阅应用报告“EMI抑制技术,双随机扩频”
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