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多相同步是降低EMI的有效工具

發(fā)布時間:2013-03-25 責(zé)任編輯:Lynnjiao

【導(dǎo)讀】由于開關(guān)穩(wěn)壓器能夠極大地節(jié)省空間并具有極低的功耗,因此這種穩(wěn)壓器正在逐步取代線性穩(wěn)壓器,而進(jìn)入各種新型應(yīng)用中。但是,開關(guān)穩(wěn)壓器有一個缺點,其內(nèi)部開關(guān)電流可能產(chǎn)生電磁干擾(EMI)。

EMI的峰值能量集中在開關(guān)頻率上,降低EMI的傳統(tǒng)方法是謹(jǐn)慎處理接地、屏蔽和濾波。這些降低EMI的方法以控制和抑制穩(wěn)壓器內(nèi)部開關(guān)電流所產(chǎn)生的輻射為主。降低開關(guān)電流的幅度和改變頻率也能降低EMI。確切地說,多相同步是降低EMI的有效工具。

多相同步技術(shù)

采用多個同步開關(guān)取代單個開關(guān)可以降低峰值開關(guān)電流。這種方法就是多相同步,通過從外部驅(qū)動開關(guān)來實現(xiàn),它用一個外部時鐘使穩(wěn)壓器之間產(chǎn)生相移。多相同步將每個開關(guān)的接通時間錯開,這樣在以前是死區(qū)的地方就有了輸入電流。圖1顯示的是用單個200kHz時鐘工作的兩個開關(guān)穩(wěn)壓器的電源電流。左圖顯示的是未采用時鐘同步方法時的電流。右邊的圖顯示的則是讓第二個穩(wěn)壓器時鐘有180°相移時的電流,結(jié)果在兩倍頻(400kHz)上出現(xiàn)了較小的峰值電流,因此峰值EMI也較小。由于EMI現(xiàn)在于兩倍頻上,所以可以進(jìn)一步降低,因為在較高頻率上濾波更有效。通過將時鐘信號相位劃分成多個相位增量,可以同步更多的穩(wěn)壓器,而每增加一個穩(wěn)壓器都會使EMI降低一些。很多兩相和多相穩(wěn)壓器都通過內(nèi)置時鐘相移來實施多相同步。

利用外部時鐘實現(xiàn)多相同步允許多個兩相或多相穩(wěn)壓器同步,而且根據(jù)電源要求需使用多個獨立的穩(wěn)壓器時,有時也必須用外部時鐘進(jìn)行多相同步。硅振蕩器非常適用于這類應(yīng)用,因為硅振蕩器能夠提供多個頻率和相位可編程的輸出。

應(yīng)該提到的是,多相同步的好處遠(yuǎn)不止于改善EMI。使用多個并聯(lián)的同步穩(wěn)壓器的一個基本作用是消除輸入和輸出的紋波電流,從而允許使用尺寸小得多的輸入和輸出電容器。多相解決方案具有較小的等效電感,因此可以實現(xiàn)較高的電流轉(zhuǎn)換率。就負(fù)載瞬態(tài)而言,多相解決方案還具有較短的開關(guān)延遲時間。負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)得到改善以后,所需的輸出電容可以進(jìn)一步減小。

未采用和采用相位同步的兩個開關(guān)穩(wěn)壓器的電源電流
未采用和采用相位同步的兩個開關(guān)穩(wěn)壓器的電源電流2
圖題:未采用和采用相位同步的兩個開關(guān)穩(wěn)壓器的電源電流

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