所有作為切換開關模式電源的電源轉換器都會引起干擾。這種干擾主要是由切換開關頻率和切換開關轉換的高頻率所引起的。在切換開關穩壓器環境中,有三條干擾傳輸路徑,分別為:輻射發射、以及切換開關穩壓器輸出側和輸入側上的傳導發射。

輻射發射在很大程度上取決於寄生元件,並可透過最佳化的電路板佈局降低。有一種高度創新的方法是採用Analog Devices的切換開關穩壓器,其可使輻射發射降低達40dB (即10,000倍),此類穩壓器的運行依據是‘silent switcher’原理。在這裡,脈衝輸入電流是非常對稱的,因此產生的電場在很大程度上是相互抵消的。

傳導發射可借助濾波器來降低。然而,有幾件事情是必需考慮的。不僅濾波器需要進行優化以降低特定頻率範圍內的雜訊,而且它還影響著整個電源的穩定性。切換開關穩壓器具有一定的輸入阻抗 ZIN。它必須高於輸入濾波器的輸出阻抗ZOF。圖1的框圖顯示了這兩種阻抗。

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圖 1:使用一個輸入濾波器來降低傳導發射。

在濾波器設計中,必須考慮這兩種阻抗。為了簡化設計工作,LTpowerCAD增加了一項新功能,LTpowerCAD是Analog Devices提供的一款切換開關穩壓器計算工具。LTpowerCAD可從Analog Devices網站免費下載,近十年來一直被認為是一款實用的切換開關穩壓器設計工具。該工具最新增加的功能是「濾波器設計」。與線路電壓密切相關的關鍵共模雜訊並不是非常依賴寄生效應,因此能夠可靠地計算,而且計算結果也能有效地反映實際情況。

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圖 2 :顯示採用LTpowerCAD完成的切換開關穩壓器計算(在輸入側上佈設一個最佳化濾波器的情況下)。

如前文所述,不僅需要實現低於特定EMI規格等級的發射水準,而且,構成切換開關穩壓器和濾波器的整體電路穩定性也很重要。為此,必須使圖1所示的阻抗匹配。濾波器的輸出阻抗ZOF (阻抗輸出濾波器)必須低於濾波器的輸入阻抗ZIN (阻抗輸入電源)。為了確保這一點,LTpowerCAD在圖3所示的簡圖中提供了這種計算和表示。

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圖 3:檢查各自的阻抗ZIN和ZOF以避免發生振盪。

除了先前有可用於切換開關穩壓器設計的計算工具和模擬工具,現在還可以使用LTpowerCAD等工具來計算適當的濾波器,這種新方式非常適合最大限度降低切換開關模式電源中的傳導發射。