用於電壓轉換的每個切換開關模式穩壓器都會引起干擾。在電壓轉換器的輸入端和輸出端,有一部份是透過線路傳輸的,但也有一部份來自輻射。這些干擾主要是由快速切換開關的邊緣所引起。對於現代切換開關模式穩壓器,它們只有幾奈秒(ns)長。採用新興的切換開關技術(例如SiC或GaN)之後,這些切換開關轉換的時間特別短。

圖1所示為大約1ns長的切換開關轉換時間。基礎頻率不能與降壓型穩壓器的切換開關頻率混淆。但是,有一些方法可以克服干擾問題。如圖1所示,應該盡可能快地切換開關邊緣,以便盡可能減少切換開關損失。

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圖1:快速切換開關轉換引發干擾

為了創建一個輻射干擾盡可能低的最佳化電路板佈局,切換開關模式穩壓器的熱迴路必須盡可能小——也就是說,寄生電感越小越好。為了說明快速切換開關電流產生的影響,我們針對一個示例進行了計算。如果在1ns時間內切換開關1A電流,且該電流路徑中存在20nH 的寄生電感,則會產生20V電壓偏移。其計算公式如下:

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產生的干擾(EMI)是由熱迴路中20nH寄生電感導致的20V電壓偏移引起的。為了盡可能減少這種干擾,必須讓寄生電感盡可能最小。

降壓型切換開關模式穩壓器要求輸入電容盡可能靠近高側切換開關以及低側切換開關的接地連接。對於單片同步降壓型切換開關穩壓器,這相當於輸入電容與降壓穩壓器晶片的VIN和GND連接。如果這些連接的電感盡可能低,產生的電壓偏移和電磁干擾就會盡可能低。

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圖2:關鍵路徑(熱迴路)含SEPIC轉換器

根據SEPIC拓撲,採用切換開關式穩壓器的情況下,這個概念如何實施?SEPIC拓撲非常受歡迎,因為輸入電壓可以高於或低於輸出電壓。因此,這相當於升降壓拓撲。圖2顯示了這個拓撲。除了降壓拓撲外,還需要採用第二電感和耦合電容。

由於SEPIC轉換器也是一種切換開關模式穩壓器,所以這種拓撲中也會出現相同的快速切換開關電流(與降壓轉換器類似)。為了儘量減少所產生的干擾,這些熱迴路電流路徑應該盡可能短。基於這個目的,必須考慮降壓穩壓器的每條路徑。導體是連續導電,還是只在通電或斷電時導電?根據圖2顯示,所有以淺藍色線路的電流隨快速切換而變化。因此,這些路徑是關鍵的熱迴圈路徑,建構時必須確保電感盡可能低。不可在這些路徑中插入過孔或不必要的長連接線纜。

SEPIC切換開關模式穩壓器也具備關鍵的熱迴路,這對於實現低電磁干擾行為是必不可少的。如果這些熱迴路設計巧妙,寄生電感很低,那麼只會產生很小的電壓偏移而減少輻射干擾。在SEPIC切換開關模式穩壓器中,並非如降壓型穩壓器般其關鍵是輸入電容,而是本文中描述的電流路徑,如圖2所示。