最小化SEPIC轉(zhuǎn)換器的輻射

每個用于電壓轉(zhuǎn)換的開關(guān)模式穩(wěn)壓器都會產(chǎn)生干擾。它們在電壓轉(zhuǎn)換器的輸入側(cè)和輸出側(cè)部分是線路綁定的，但部分它們也會輻射。這些干擾主要是由快速切換邊沿引起的。在現(xiàn)代開關(guān)模式穩(wěn)壓器中，它們只有幾納秒長。使用新的開關(guān)技術(shù)，如SiC或GaN，這些開關(guān)轉(zhuǎn)換特別短。圖 1 顯示了大約 1 納秒長的開關(guān)轉(zhuǎn)換。基礎(chǔ)頻率不應(yīng)與降壓穩(wěn)壓器的開關(guān)頻率混淆。但是，有一些方法可以克服干擾問題。如圖1所示，開關(guān)邊沿應(yīng)盡快執(zhí)行，以最大限度地降低開關(guān)損耗。

圖1.快速開關(guān)轉(zhuǎn)換會產(chǎn)生干擾。

為了創(chuàng)建輻射干擾盡可能低的優(yōu)化電路板布局，開關(guān)模式穩(wěn)壓器的熱回路必須盡可能小，即寄生電感盡可能小。為了說明快速開關(guān)電流的影響，我們計算了一個示例。如果在1納秒內(nèi)打開和關(guān)閉1 A電流，并且該電流路徑中的寄生電感為20 nH，則會產(chǎn)生20 V的電壓偏移。這是由以下公式得出的結(jié)果：

產(chǎn)生的干擾（EMI）是由熱回路中20 nH寄生電感的20 V電壓偏移引起的。為了盡量減少這種情況，寄生電感必須盡可能小。

降壓（降壓）開關(guān)模式穩(wěn)壓器要求輸入電容盡可能靠近高端開關(guān)以及低邊開關(guān)的接地連接。對于單片式、同步降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器，這對應(yīng)于輸入電容與 V 的連接在以及降壓穩(wěn)壓器 IC 的 GND 連接。如果這些連接以盡可能小的電感進行，則產(chǎn)生的電壓偏移以及EMI將盡可能低。

根據(jù)SEPIC拓撲，在開關(guān)模式穩(wěn)壓器的情況下，這一概念的表現(xiàn)如何？SEPIC拓撲非常受歡迎，因為它可以從正電壓產(chǎn)生正電壓，而正電壓可以高于或低于電源電壓。因此，這相當于降壓-升壓拓撲。圖 2 概述了此拓撲。除降壓拓撲外，還需要第二個電感器和耦合電容器。

圖2.帶SEPIC轉(zhuǎn)換器的關(guān)鍵路徑（熱回路）。

由于SEPIC轉(zhuǎn)換器也是開關(guān)模式穩(wěn)壓器，因此在此拓撲中會出現(xiàn)相同的快速開關(guān)電流（如降壓轉(zhuǎn)換器）。這些熱回路電流路徑應(yīng)盡可能短，以盡量減少產(chǎn)生的干擾。為此，必須考慮降壓穩(wěn)壓器的每個路徑。導(dǎo)體是連續(xù)供電還是僅在開或關(guān)時間內(nèi)通電？在圖2中，所有線路均以淺藍色標記，其中電流隨快速開關(guān)轉(zhuǎn)換而變化。因此，這些路徑是關(guān)鍵的熱回路路徑，必須以盡可能小的寄生電感創(chuàng)建。不得在這些路徑中插入過孔或不必要的長連接線。

SEPIC開關(guān)模式穩(wěn)壓器還具有關(guān)鍵的熱回路，這對于低EMI行為至關(guān)重要。如果這些熱回路設(shè)計巧妙，寄生電感非常低，則僅產(chǎn)生很小的電壓偏移，從而減少輻射干擾。對于SEPIC開關(guān)模式穩(wěn)壓器，最關(guān)鍵的不是輸入電容（如降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器），而是本文所述的電流路徑和圖2所示。

審核編輯：郭婷