開關式高密度dc/dc變換器的應用使人們不得不從根本上重新定義有關尺寸、性能和可靠性的標準.這些通常被稱為“磚塊”(brick)的功率元件為電源系統(tǒng)設計人員提供了前所未有的設計和開發(fā)上的靈活性.

　　但是,因為這些變換器呈現出快速的電壓和電流開關瞬態(tài)效應,從而產生傳導和輻射噪聲.因此,搞清楚變換器拓撲結構與生成噪聲之間的關聯(lián)是非常重要的.

變換器拓撲結構

　　現在所用的dc/dc變換器有幾種不同的拓撲結構,但沒有哪一種拓撲結構是在各個方面都高出一籌的.不過,在幾種主要的拓撲結構中,準諧振零電流變換(zcs)所產生的傳導噪聲比起傳統(tǒng)的安裝于電路板上的脈寬調制(pwm)變換器來要小得多.

　　a)采用零電流開關拓撲結構的dc/dc變換器模塊,脈沖寬度是固定的,重復率是可變的; (b)采用脈寬調制的模塊,情況則正好相反


　　對于那些要求傳導噪聲極小,或對噪聲非常敏感,或是受空間的限制而無法增加濾波處理電路的應用來說,應該考慮采用具有固有低噪聲特性的準諧振零電流開關拓撲結構.

　　zcs變換器的低噪聲特性在很大程度上是由電源線路的拓撲結構決定的.零開關變換器所具有的正弦電流波形產生的諧波噪聲較小.而且,越是連續(xù)的波形,對寄生元件所產生的激勵越小,產生的寄生噪聲也就小得多.

　　在采用準諧振拓撲結構的模塊中,脈沖寬度是固定的,而重復率是可變的;在采用脈寬調制的模塊中,情況正好相反——重復率是固定的而脈沖寬度是可變的(見圖).每種拓撲結構都會產生一種特征噪聲頻譜.

　　然而,由于zcs結構基本上是一種半波整流正弦波,因此它所具有的與電流波形的上升邊和下降邊相關聯(lián)的高頻分量要低得多.zcs波形的頻譜含量幅度較小且包含于較窄的頻帶內.除了拓撲結構之外,其他部件——比如變壓器和模塊的封裝——也會產生噪聲.

寄生電容

　　當輸入和輸出端設計得彼此靠近以確保有效的磁耦合時,變壓器就會通過寄生電容引發(fā)電耦合.此外,隔離度較高的dc/dc變換器——相比那些在初級和次級之間隔離度較低或根本沒有采取隔離措施的變換器而言——的輸入-輸出寄生電容較小,因此產生的噪聲也較小.

　　di/dt與pwm拓撲結構較高的關聯(lián)度會引起構造寄生效應(construction-method parasitics)的激勵.各種元件(比如二極管和mosfet)因為會產生熱量而被安裝在一個隔離襯底上,然后再把襯底安裝到模塊的鋁制底板上.

　　出于散熱考慮,在二極管或fet與底板之間留有狹窄的空隙,因此形成電容.這種構造雖然有利于散熱,但同時又增加了寄生噪聲,從而使噪聲耦合增加.通過精心控制幾何結構,寄生電容和噪聲耦合都可以得到最大限度的抑制.


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