關(guān)于如何降低升壓電源中產(chǎn)生的高頻噪聲，將分“通過(guò)減少諧振能量和電感量來(lái)降低高頻噪聲”、“提高導(dǎo)通速度和盡可能減小反向恢復(fù)電流”、“盡可能減小輸出環(huán)路中的電感分量”、“通過(guò)元器件配置和圖案設(shè)計(jì)盡可能減小輸出環(huán)路面積”和“諧振無(wú)法降為零，因此增加LC濾波器”幾部分進(jìn)行說(shuō)明。

通過(guò)減少諧振能量和電感量來(lái)降低高頻噪聲

要想降低高頻噪聲，就需要減少引發(fā)低邊開關(guān)ON/OFF時(shí)振鈴的能量。另外，當(dāng)能量在電感分量和電容分量之間傳遞時(shí)，會(huì)引發(fā)LC諧振，因此如果沒(méi)有電感或電容，就不會(huì)發(fā)生諧振。減少輸出環(huán)路的電感分量即可減少所積蓄的能量，從而可以減小LC諧振并降低高頻噪聲。

提高導(dǎo)通速度和盡可能減小反向恢復(fù)電流

要想減少引發(fā)低邊開關(guān)關(guān)斷時(shí)振鈴的能量，需要減少開關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓VSW的過(guò)沖。要想減少高邊開關(guān)的導(dǎo)通延遲，需要選擇導(dǎo)通延遲較小的高速二極管。

要想減少低邊開關(guān)導(dǎo)通時(shí)產(chǎn)生的振鈴能量，需要減小反向恢復(fù)電流。如果是輸出電壓較低的二極管整流，則需要使用肖特基勢(shì)壘二極管。

與PN結(jié)硅二極管不同，肖特基勢(shì)壘二極管由于不使用空穴進(jìn)行整流，因此不會(huì)流過(guò)反向恢復(fù)電流，并且其VF也低于硅二極管，效率也更高。但反向偏壓時(shí)反向流動(dòng)的漏電流比硅二極管的要大，因此當(dāng)輸出電壓較高且在高溫環(huán)境下使用時(shí)，需要注意防止熱失控。

如果輸出電壓高達(dá)數(shù)百伏，由于反向耐壓和熱失控問(wèn)題而無(wú)法使用肖特基勢(shì)壘二極管，則可以使用快恢復(fù)二極管，它是硅二極管的一種，其反向恢復(fù)電流較小。雖然快恢復(fù)二極管的VF比普通硅二極管要高，但在輸出電壓較高的情況下，對(duì)效率下降的影響很小。

在采用二極管整流方式的情況下，選擇二極管時(shí)需要注意的是，同步整流時(shí)高邊開關(guān)所用的FET中有寄生二極管，并且無(wú)法從FET中去除，因此無(wú)法更換為高性能的二極管。死區(qū)時(shí)間內(nèi)有電流流過(guò)寄生二極管，但寄生二極管相當(dāng)于PN結(jié)硅二極管，其作為二極管的特性并不好。因此，在采用同步整流方式時(shí)，需要通過(guò)盡可能縮短死區(qū)時(shí)間，并控制柵極驅(qū)動(dòng)時(shí)序使流過(guò)二極管的電流盡可能小，從而使導(dǎo)通延遲和反向恢復(fù)電流盡可能小。

盡可能減小輸出環(huán)路中的電感分量

高邊開關(guān)導(dǎo)通后，高速脈沖電流流入輸出電容器。但是，受輸出電容器的ESL影響會(huì)產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)，在輸出電容器中也會(huì)產(chǎn)生脈沖狀高電壓，其后流過(guò)的電流會(huì)使磁能積蓄在ESL中并成為諧振的能量源。

通過(guò)選擇ESL低的產(chǎn)品作為輸出電容器，可以降低脈沖電壓的峰值，另外由于積蓄的能量減少而可以減少諧振，最終可以降低高頻噪聲。但是，由于升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器需要高耐壓且大容量的電容器，這會(huì)導(dǎo)致其物理尺寸較大，因而很難找到ESL小的電容器。

在這種情況下可以考慮并聯(lián)容量為1/N的N個(gè)電容器，而不是使用1個(gè)大容量電容器。這樣通過(guò)減小每個(gè)電容器的尺寸來(lái)降低ESL，并且通過(guò)并聯(lián)連接將ESL進(jìn)一步降低至1/N。然而，這種方法雖然有效，卻會(huì)因數(shù)量N的增加而導(dǎo)致元器件綜合成本上升，存在成本問(wèn)題。

此外，還可以通過(guò)增加小容量的小型陶瓷電容器來(lái)降低輸出環(huán)路中的ESL。高邊開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，在輸出電容器中產(chǎn)生的高速電流波動(dòng)存在時(shí)間為數(shù)ns～數(shù)十ns。如果流過(guò)的電流為幾安培，則其電荷量?jī)H為100nC左右，因此，即使是低于1μF的小容量電容器，只要ESL低，接收到這個(gè)量的電荷量也不會(huì)發(fā)生較大的電壓上升情況。

當(dāng)然，具體情況也會(huì)因電感電流的大小而異，但對(duì)于小容量電源而言，可以考慮在高邊開關(guān)的輸出側(cè)和低邊開關(guān)的接地側(cè)之間配置0.1μF左右的小型陶瓷電容器，在配置時(shí)要使這兩側(cè)之間的距離盡可能短。這樣就無(wú)需經(jīng)由輸出電容器的較大ESL了，從而可以更大程度地減少輸出環(huán)路的電感分量。

通過(guò)元器件配置和圖案設(shè)計(jì)盡可能減小輸出環(huán)路面積

在輸出環(huán)路的電感分量中，輸出電容器的ESL所占比例最大。通過(guò)并聯(lián)小容量的小型陶瓷電容器，可以大幅降低ESL帶來(lái)的電感量。然而，連接元器件的電路板圖案布線也會(huì)產(chǎn)生電感量，輸出環(huán)路本身也會(huì)成為一圈電感。通過(guò)盡可能減小元器件之間的布線距離，可以減少布線產(chǎn)生的電感量。

另外，一個(gè)輸出環(huán)路本身具有的電感量與環(huán)路面積是成正比的，因此在設(shè)計(jì)元器件布局時(shí)應(yīng)盡量減小環(huán)路面積。另外，還可以通過(guò)擴(kuò)展元器件之間布線的圖案寬度來(lái)填充環(huán)路內(nèi)的空間，從而使環(huán)路面積更小。

此外，輸出環(huán)路中會(huì)產(chǎn)生諧振并流過(guò)諧振電流，流經(jīng)環(huán)路的高頻諧振電流會(huì)在周圍空間形成高頻變化的磁場(chǎng)。這種高頻變化的磁場(chǎng)可能會(huì)成為EMI（電磁干擾）并在空間中傳播，使噪聲向周圍擴(kuò)散。

流經(jīng)環(huán)路的高頻電流所產(chǎn)生的空間磁場(chǎng)的強(qiáng)度也與環(huán)路面積成正比。縮小環(huán)路面積不僅可以減少產(chǎn)生的噪聲量，還可以減少輻射到空間中的EMI，因此盡可能減少環(huán)路面積是噪聲對(duì)策中非常重要的措施。

諧振無(wú)法降為零，因此增加LC濾波器

低邊開關(guān)FET的COSS無(wú)法降為零，輸出環(huán)路的電感分量也無(wú)法降為零，加上開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)斷速度越來(lái)越快，所以無(wú)法完全消除高頻噪聲。

有一種方法可以有效防止輸出中產(chǎn)生的高頻噪聲傳輸?shù)截?fù)載電路中，即在電源輸出線路中插入LC低通濾波器。這種LC低通濾波器使用了可有效消除幾百M(fèi)Hz頻段噪聲的鐵氧體磁珠，以及在幾百M(fèi)Hz頻段具有低ESL特性的1000pF級(jí)小型陶瓷電容器。

尤其是鐵氧體磁珠，其在高頻下的阻抗大部分是電阻分量，能夠通過(guò)電阻分量以焦耳熱的形式消耗高頻電能，因此是非常有效的降噪部件。

審核編輯：劉清