开关式高密度dc/dc变换器的应用使人们不得不从根本上重新定义有关尺寸、性能和可靠性的标准.这些通常被称为“砖块”(brick)的功率元件为电源系统设计人员提供了前所未有的设计和开发上的灵活性.

　　但是,因为这些变换器呈现出快速的电压和电流开关瞬态效应,从而产生传导和辐射噪声.因此,搞清楚变换器拓扑结构与生成噪声之间的关联是非常重要的.

变换器拓扑结构

　　现在所用的dc/dc变换器有几种不同的拓扑结构,但没有哪一种拓扑结构是在各个方面都高出一筹的.不过,在几种主要的拓扑结构中,准谐振零电流变换(zcs)所产生的传导噪声比起传统的安装于电路板上的脉宽调制(pwm)变换器来要小得多.

　　a)采用零电流开关拓扑结构的dc/dc变换器模块,脉冲宽度是固定的,重复率是可变的; (b)采用脉宽调制的模块,情况则正好相反


　　对于那些要求传导噪声极小,或对噪声非常敏感,或是受空间的限制而无法增加滤波处理电路的应用来说,应该考虑采用具有固有低噪声特性的准谐振零电流开关拓扑结构.

　　zcs变换器的低噪声特性在很大程度上是由电源线路的拓扑结构决定的.零开关变换器所具有的正弦电流波形产生的谐波噪声较小.而且,越是连续的波形,对寄生元件所产生的激励越小,产生的寄生噪声也就小得多.

　　在采用准谐振拓扑结构的模块中,脉冲宽度是固定的,而重复率是可变的;在采用脉宽调制的模块中,情况正好相反——重复率是固定的而脉冲宽度是可变的(见图).每种拓扑结构都会产生一种特征噪声频谱.

　　然而,由于zcs结构基本上是一种半波整流正弦波,因此它所具有的与电流波形的上升边和下降边相关联的高频分量要低得多.zcs波形的频谱含量幅度较小且包含于较窄的频带内.除了拓扑结构之外,其他部件——比如变压器和模块的封装——也会产生噪声.

寄生电容

　　当输入和输出端设计得彼此靠近以确保有效的磁耦合时,变压器就会通过寄生电容引发电耦合.此外,隔离度较高的dc/dc变换器——相比那些在初级和次级之间隔离度较低或根本没有采取隔离措施的变换器而言——的输入-输出寄生电容较小,因此产生的噪声也较小.

　　di/dt与pwm拓扑结构较高的关联度会引起构造寄生效应(construction-method parasitics)的激励.各种元件(比如二极管和mosfet)因为会产生热量而被安装在一个隔离衬底上,然后再把衬底安装到模块的铝制底板上.

　　出于散热考虑,在二极管或fet与底板之间留有狭窄的空隙,因此形成电容.这种构造虽然有利于散热,但同时又增加了寄生噪声,从而使噪声耦合增加.通过精心控制几何结构,寄生电容和噪声耦合都可以得到最大限度的抑制.


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