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的电感通常会在不增加开关频率的情<br />
况下增大纹波电流。<br />
另一种方法是使用二级滤波,比<br />
如在 DC/DC 输出滤波器和目标负载<br />
之间放置铁氧体磁珠和电容。这种方<br />
法的缺陷在于更多的有损元件会影响<br />
调节性能并导致效率降低。<br />
输入电压纹波<br />
随着 SW1 MOSFET 的开闭,来<br />
自电源 (VIN) 的电流会以接近矩形脉<br />
冲的波形流出。起伏时间非常短,仅<br />
为几纳秒。<br />
与输出滤波器电容 ESR 和 ESL<br />
以及 PCB 走线 ESL 生成输出纹波的<br />
方式非常类似,输入滤波器电容的<br />
ESR 和 ESL 以及电源 PCB 走线的<br />
ESL 也会产生输入纹波。但是,输入<br />
电流纹波的幅度却要大得多,且电流<br />
随时间变化也非常大 (di/dt)。因此<br />
PCB 电感的影响会更加明显,且输入<br />
滤 波 器 电 容 必 须 能 够 承 受 更 大 的<br />
RMS 电流。这种高速开关的大电流<br />
图 3 - 典型的 4A 转换器解决方案封装对比。PowerSoC(左边)的输入和输出交流环要小得多,<br />
尺寸仅是典型离散设计方案的 1/7。<br />
照片左侧黄色虚线长方形代表 PowerPC 的尺寸,右侧红色虚线框为离散 DC/DC。<br />
也是传导和辐射电磁噪声 (EMI) 的主<br />
要来源。<br />
与输出滤波器电容相似,采用较<br />
高 的 开 关 频 率 允 许 使 用尺 寸 更 小 、<br />
ESR/ESL 更低的陶瓷输入滤波器电<br />
容。但同样需要注意开关损耗增大的<br />
问题。<br />
降低开关损耗的策略之一是最大<br />
限度地减小输入滤波器回路的寄生电<br />
感。实现的主要方法是让滤波电容器<br />
尽量贴近 DC/DC 转换器,并让 PCB<br />
走线尽量短而宽。您应避免将输入滤<br />
波电容器放置在 PCB 板的另一面,再<br />
用过孔将其与 DC/DC 转换器相连。这<br />
样会在电流环中产生大量电感。<br />
发射电磁噪声<br />
发射电磁噪声由输入交流电流环<br />
中高速开关的大电流产生。回忆一下<br />
您所学过的电磁场课程,环形天线的<br />
辐射效率就是环半径与辐射波长的函<br />
数。<br />
这个等式用于计算出半径为 r 的<br />
先 进 的 设 计 工 具<br />
环形天线在波长为 λ 时的辐射功率;<br />
其中 η 为自由空间常数。请注意等式<br />
中环半径 r 8 和波长 λ 4 的关系。因<br />
此,如果提高频率允许使用较小的组<br />
件进而降低输入电流环的半径,那么<br />
这样做的优势还是很明显的。<br />
降低发射电磁噪声 的最佳策略是<br />
缩小输入交流环的半径。您可以通过<br />
提升开关频率从而使用较小尺寸的陶<br />
瓷滤波电容器来做到这点。在这里同<br />
样需要注意由开关频率升高而带来的<br />
开关损耗增大问题。<br />
传导电磁噪声<br />
传导电磁噪声 有两个主要来源:<br />
首先是来自输入电压轨的高速开关输<br />
入电流,它可同时产生电源纹波(差<br />
2012 年第 1 季度 53
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