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关于升压电源输出中发生远高于开关频率高频噪声的原因介绍

  和布线中的电感重量”、“低边开关的输出容量和振铃”和“低边开关导通时的作业”几个视点进行阐明。

  在升压型DC-DC转换器中,当低边开关导通时,会使电感电流增加并积储能量;当低边开关关断时,积储的能量会被开释,然后使电感发生反电动势引起的高电压,终究构成高于输入电压的输出电压。在开关作业期间,电压和电流的高速改变会发生高频振动,该振动会成为高频噪声并经过输出线路被传达和辐射出去,然后构成毛病。

  首要来了解一下低边开关从导通转为关断过程中的具体作业。在低边开关FET彻底导通的状况下,漏极和源极之间的电阻为RDSON的阻值,漏极电压为“RDSON×电感电流”。从此刻开端,当FET的栅极驱动转为关断时,漏极和源极之间的电阻值上升,漏极电压也开端上升。

  当低边开关关断时,漏极和源极之间会发生容性重量COSS,部分电感电流会被用来对COSS充电。因为流经漏极和源极间电阻重量的电流导致的导通损耗,以及充入COSS的电荷量,使部分能量丢失,与此一起漏极电压持续上升。

  当开关节点的电压VSW变得高于输出电压时,高边开关整流二极管被正向偏置。即便正向偏置电压高于整流二极管的VF,因为整流二极管存在导通推迟,因而电流也不会开端活动,漏极电压上升至高于“输出电压+VF”的电压。经过数ns的导通推迟后,整流二极管变为导通状况,电感电流开端向输出电容器充电。

  因为整流二极管的导通推迟,已上升至高于输出电压电位的VSW被施加给输出电容器,因电位差很大,输出电容器开端被快充。在此之前,输出电容器一向经过放电向负载供给电流,但从此刻开端将经过电感电流进行充电。从放电到充电,流经电容器的电流以纳秒级的速度改变为相反的反向。

  电容器的电感重量ESL为数nH~数十nH,但依据由充放电电流的改变值ΔI(以A为单位)和改变速度ΔT(以ns为单位)组成的公式ΔV=ΔI×L/ΔT,在ΔT的时刻内会发生反电动势ΔV,输出电容器中也会发生高电压。因而,输出电容器会在整流二极管刚刚导通后当即发生尖峰状的高电压。

  COSS被充电,到达输出电容器中也会发生的尖峰状高电压的程度,然后COSS中存储的能量被开释并流入输出电容器,并以磁能的办法存储在电感重量ESL中。

  当COSS的电压经过放电下降到VOUT的电位时,电位差消失,ESL中的磁能中止增加,使用ESL此前积储的磁能,进入恒流状况,持续从COSS中汲取电荷,COSS的电压降至VOUT以下。

  跟着COSS电压的下降,ESL的磁能削减,当磁能到达0时,COSS中止放电。此刻COSS的电位低于VOUT,电流从输出电容反向流向低边开关的COSS,并对COSS充电,一起ESL中开端积储与从前方向相反的磁能。

  尔后,能量在低边开关的COSS和输出电容器ESL之间的重复移动,并发生因电压和电流的往复而导致的振动状况。严厉来讲,电感重量是由ESL与流过该充放电电流的环路的电感重量之和L值以及低边开关的COSS引起的LC谐振,谐振频率FZ为FZ=1/2π√(L×COSS)。

  电感重量总计为数nH,COSS的容量为数十~数百pF,因而该谐振频率通常在数十~数百MHz的范围内。开关节点和输出电容器处发生的振铃会成为高频噪声,该噪声会经过电源输出线传达并构成负载电路误动作等毛病。

  在低边开关刚要导通前,“输出电压+VF”的电压会被施加给低边开关的漏极,整流二极管(即高边开关)中流过电感电流。从这儿开端,当低边开关导游通状况改变时,流向输出的电感器电流会从高边开关流向低边开关。

  VSW电压开端下降至GND电位,整流二极管(高边开关)变为反向偏置状况。因为在此之前流过二极管的电流使二极管的结点处存在自由电子和空穴,因而即便二极管处于反向偏置状况也不会当即变为截止状况,在很短的时刻内有反向电流流过。该电流称为“反向恢复电流”,该电流使输出环路中流过电流高速改变的反向电流。

  当反向恢复电流结束时,二极管因反向偏压状况而变为截止状况,经过PN结的耗尽层,成为电容量较小的电容器。当高边开关选用FET同步整流办法时,FET具有寄生二极管,因而存在“耗尽层+源极和漏极间的物理结构+栅极电容”构成的电容COSS。充电电流会跟着反向恢复电流流向这些电容。由高边开关的电容和输出环路的电感重量组成的LC谐振电路中,会发生将反向活动的电流作为能量源的高频噪声。

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  与处理方案 /

  本帖最后由 dianzijie5 于 2011-7-12 17:13 修改

  IC处去除装置电路板的寄生重量,因而只可以经过PCB板布局规划及选用去藕电容来处理。

  和测量办法 /

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