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抖動(dòng)電源轉(zhuǎn)換器的工作頻率以減少峰值發(fā)射

出處:維庫(kù)電子市場(chǎng)網(wǎng) 發(fā)布于:2024-12-27 16:10:42 | 350 次閱讀

  DC/DC 開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)人員面臨著控制正常運(yùn)行期間產(chǎn)生的 EMI(電磁干擾)發(fā)射的挑戰(zhàn)。如果足夠大,這些發(fā)射會(huì)通過(guò)電源線傳導(dǎo)或輻射到系統(tǒng)內(nèi)的其他組件,并可能損害系統(tǒng)的性能。發(fā)射峰值通常出現(xiàn)在轉(zhuǎn)換器的基波開(kāi)關(guān)頻率處,并在每個(gè)高階諧波處逐漸減小幅度,其中大部分發(fā)射能量?jī)H限于基波和低階諧波。調(diào)制或抖動(dòng)電源轉(zhuǎn)換器的工作頻率可以通過(guò)將 EMI 分散到一個(gè)頻帶上來(lái)減少峰值發(fā)射。
  大多數(shù)現(xiàn)代 PWM 控制器使用外部電阻器來(lái)設(shè)置工作頻率,該頻率通常隨著電阻值的減小而增加。例如,LM5020 的內(nèi)部振蕩器在其編程引腳 (RT) 處提供穩(wěn)定的 2V 電壓,連接到 RT 的編程電阻器設(shè)置 RT 提供的電流。該振蕩器還將成比例的電流輸送到內(nèi)部定時(shí)電容器(參考文獻(xiàn) 1)。定時(shí)電容器斜坡電壓的周期決定了振蕩器的頻率。
  圖 1中的外部抖動(dòng)電路包括一個(gè)簡(jiǎn)單的基于比較器的獨(dú)立振蕩器,配置為以大約 800 Hz 的頻率運(yùn)行。比較器 IC 2的輸出狀態(tài)在上電時(shí)變高。 R 1、R 2和R 3設(shè)置比較器的正輸入,該輸入最初處于2.9V。電容器C 3處的電壓向正閾值傾斜。
  當(dāng)比較器負(fù)輸入端的電壓達(dá)到正閾值電壓時(shí),比較器的輸出切換為低電平,這也會(huì)將比較器正輸入端的閾值降低至 2.1V。然后,電容器C 3處的電壓向新的閾值傾斜下降,并且當(dāng)其達(dá)到較低閾值電壓時(shí),重復(fù)該循環(huán)。 C 3兩端的電壓近似三角波,最小電壓為2.1V,最大電壓為2.9V。
  為了抖動(dòng) LM5020 控制器的 PWM 振蕩器基頻,IC 2生成的三角波會(huì)調(diào)制來(lái)自控制器 RT 引腳的電流。電阻器 R 5設(shè)置調(diào)制抖動(dòng)的百分比。 R 5的右側(cè)固定在RT引腳2V的穩(wěn)壓電位,IC 2通過(guò)電容C 2耦合的低頻三角波驅(qū)動(dòng)R 5的左側(cè)。對(duì)于值為 64.9 kΩ 的 R 5 ,通過(guò)電阻器 R 5 的峰峰值電流約為 12 A。當(dāng)抖動(dòng)電路斷開(kāi)時(shí),RT 提供的穩(wěn)態(tài)電流約為 121 A,因此 12 A pp 抖動(dòng)電流代表 10% 的總調(diào)制?! M5020 控制的 PWM 反激 DC/DC 轉(zhuǎn)換器 IC 1可評(píng)估抖動(dòng)電路的有效性。該電路的基本工作頻率為 250 kHz,由控制器的 R T電阻器設(shè)置。圖 2中的紅色跡線顯示了在抖動(dòng)電路未運(yùn)行的情況下電路正輸入電源線上的傳導(dǎo)發(fā)射。峰值發(fā)射嚴(yán)格限制在 250 kHz 基本振蕩器頻率附近,測(cè)量幅度為 –24 dB 基本頻率。

  峰值傳導(dǎo)發(fā)射圖圖 2在 DC/DC 轉(zhuǎn)換器的輸入處測(cè)量,無(wú)抖動(dòng)的峰值傳導(dǎo)發(fā)射(紅色跡線)在應(yīng)用抖動(dòng)(藍(lán)色跡線)后降低了 10 dB。
 將抖動(dòng)電路連接到控制器的 RT 輸入會(huì)產(chǎn)生圖 2 中的藍(lán)色跡線?;l周?chē)膫鲗?dǎo)發(fā)射現(xiàn)在分散在基頻周?chē)?,最大幅值降低?–34 至 +10 dB。
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