等效谐振电路 查看图4中的同步降压调节器时域开关节点电压波形,寄生MOSFET开关过程中转移的能量激发RLC谐振。简化等效电路的标题用于分析Q1接通和断开时的开关行为。开关节点电压超出VIN和在电压波形的上升沿和下降沿期间,明显存在地下冲(GND),分别地振荡幅度取决于回路中部分电感的分布,以及有效ac回路电阻会抑制随后的振铃。这不仅会导致MOSFET和栅极驱动器;它还与宽带辐射EMI的中心频率相关。 图4:。同步buck开关节点电压波形及等效RLC电路MOSFET开启和关闭开关转换。 上升沿电压过冲指示图4中6.25 ns的振铃周期,对应于谐振频率为160 MHz。直接放置在开关回路区域上方的近场H探头也可以识别这一点频率分量。计算电磁场仿真工具【13】可以得出部分回路电感值与高频共振和辐射发射有关。然而,更简单的技术包括测量谐振周期TRing1,并从MOSFET知道输入电压工作点处的COSS2数据表,方程式4计算总回路电感。 两个重要方面是共振频率和损耗或阻尼因子 共振固有的。其主要设计目标是通过最小化回路电感来尽可能提高谐振频率。这将减少总存储无功能量,并降低谐振开关节点电压峰值超调。 此外,由于集肤效应,阻尼系数在更高频率下增加,从而增加RLOOP。 总结 氮化镓(GaN)功率级【7,10,11】尽管如此,中低电压同步降压和升压转换器通常在3 MHz以下的频率切换,但会产生1 GHz的宽带噪声和EMI 在上面电磁干扰的主要来源是其快速开关电压和电流的性质。事实上设备切换波形的高频频谱内容是获得指示EMI产生潜力,并指出EMI与开关损耗之间的权衡。 从原理图中了解关键转换器开关回路开始,努力最小化在PCB布局设计期间,这些回路的面积将不可避免地减少寄生电感和相关的H场耦合,导致更低的传导和辐射EMI。 在本系列文章的后续部分中,我将介绍几个dc-dc转换器电路的结果突出系统级和集成电路(IC)特定功能,以改善EMI性能矢量。 缓解传导EMI的措施也可以改善辐射EMI:这两个方面通常是相互作用的。 |