升壓型DC-DC轉換器(Boost DC-DC Converter)是一種常見的電源管理電路,用于將較低的直流輸入電壓轉換為較高的輸出電壓。這種轉換器通常使用一個開關器件(如MOSFET),通過快速切換來控制電感器的儲能和釋放,從而實現電壓提升。然而,這些快速切換的電流和電壓變化會產生高頻噪聲,影響整個系統的電磁兼容性(EMC)。
在升壓型DC-DC轉換器中,快速變化的脈沖電流進入輸出端時,會導致電壓振鈴現象,進而產生高頻噪聲。
當低側開關(Low-side switch)斷開時,振鈴的能量主要來源于高側開關(High-side switch)的導通延遲以及輸出回路中的電感。這些因素導致開關節點的電壓迅速升高至超過輸出電壓,產生了電壓差,從而引起振鈴。
低側開關斷開時的振鈴現象,是由低側開關的輸出電容(COSS)與輸出回路中的電感形成的LC諧振電路引起的。
當低側開關閉合時,振鈴的能量主要來自高側開關的反向恢復電流,以及對高側開關電容的充電電流。
低側開關閉合時的振鈴現象,是由高側開關的電容和輸出回路中的電感形成的LC諧振電路引起的。
為了減少升壓型DC-DC轉換器產生的高頻噪聲,可以采取以下措施:
降低開關頻率:降低開關頻率可以直接減少高頻噪聲的產生,但可能會增加濾波器組件的大小和成本。
優化PCB布局:減小高頻電流回路的面積,使用地平面來提供穩定的參考地,并避免信號線與高di/dt走線平行。
使用阻尼網絡:在開關節點處添加阻尼網絡(如RC或LC電路)可以減少振鈴和電壓尖峰。
選擇合適的電感和電容:選擇具有合適Q值和額定頻率的電感,以及低ESR和低ESL的電容器,以減少噪聲。
升壓型DC-DC轉換器中的高頻噪聲是由多種因素共同作用的結果。通過理解這些噪聲的產生機理,并采取相應的設計和布局措施,可以有效地減少噪聲的產生,提高電源轉換器的電磁兼容性。
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