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不同開關穩壓器拓撲的噪聲特性

鉅大LARGE  |  點擊量:63次  |  2020年08月29日  

摘要
目前存在許多不同的開關穩壓器拓撲。有些拓撲應用十分廣泛,例如經典的降壓型轉換器,也稱為降壓轉換器。然而,也有一些少為人知的開關模式DC-DC轉換器,包括Zeta拓撲。這些拓撲分為基本拓撲和擴展拓撲?;?/div>

目前存在許多不同的開關穩壓器拓撲。有些拓撲應用十分廣泛,例如經典的降壓型轉換器,也稱為降壓轉換器。然而,也有一些少為人知的開關模式DC-DC轉換器,包括Zeta拓撲。這些拓撲分為基本拓撲和擴展拓撲?;就負渲皇褂脙蓚€開關、一個電感和兩個電容。它們都屬于非隔離式開關穩壓器;即,未進行電氣隔離的開關穩壓器。此類拓撲包括降壓轉換器、升壓轉換器和反相降壓-升壓拓撲。所有其他拓撲都要額外的元件。例如,SEpIC轉換器還要耦合電容和第二電感。除了非隔離式開關穩壓器外,還有一些穩壓器是通過變壓器來實現電氣隔離。


電路設計人員通常將電源視為黑盒子或4極元件。其具有兩個輸入線路和兩個輸出線路。圖1所示為DC-DC轉換器的框圖符號。頂部是非電氣隔離式DC-DC轉換器,底部是電氣隔離式轉換器。


圖1.開關模式電源顯示為黑盒子


圖1中未體現端子的噪聲特性。不同的開關穩壓器拓撲在2端口網絡端子處具有不同的噪聲特性。圖2顯示適合工業應用的ADp2441通用降壓轉換器。它可以將24V輸入電壓轉換為3.3V輸出電壓。采用這種拓撲時,可以看出,輸入側會出現脈沖電流,因此噪聲很大。當ADp2441上的高端開關導通時,電流流入端子A。當此開關關斷時,沒有電流流經節點A。但是,輸出端C的噪聲很小。其中,輸出路徑中的電感可確保輸出端沒有脈沖電流。


圖2.實際的開關穩壓器拓撲設計


表1總結了開關穩壓器基本噪聲特性,為系統設計人員的概念設計供應了重要參考。表中列出了最常見的開關穩壓器拓撲。第一行指示輸入端(即2端口網絡的端子A和B)的噪聲水平高低。第二行指示相應拓撲的輸出端(即2端口網絡的端子C和D)噪聲水平高低。表1顯示了噪聲水平的高低。


例如,使用單獨的LC濾波器進行額外濾波,可以大幅減少開關穩壓器電路中的傳導噪聲。通過這種方式,可以防止出現表1中的高噪聲。然而,系統設計人員應清楚什么DC-DC轉換器在什么端子具有很高的噪聲。這樣,他們就可以預先考慮相應的濾波器,以及這些濾波器必須占用的額外空間。


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