如何減慢異步降壓轉換器中的開關轉換
發布時間:2019-10-18 責任編輯:lina
【導讀】開關tiaojieqizhongdekuaisukaiguanshunbianshiyoulide,yinweizhexianzhujiangdilekaiguanmoshidianyuanzhongdekaiguansunhao。youqishizaigaokaiguanpinlvshi,keyidafutigaokaiguantiaojieqidexiaolv。
開(kai)關(guan)調(tiao)節(jie)器(qi)中(zhong)的(de)快(kuai)速(su)開(kai)關(guan)瞬(shun)變(bian)是(shi)有(you)利(li)的(de),因(yin)為(wei)這(zhe)顯(xian)著(zhu)降(jiang)低(di)了(le)開(kai)關(guan)模(mo)式(shi)電(dian)源(yuan)中(zhong)的(de)開(kai)關(guan)損(sun)耗(hao)。尤(you)其(qi)是(shi)在(zai)高(gao)開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv)時(shi),可(ke)以(yi)大(da)幅(fu)提(ti)高(gao)開(kai)關(guan)調(tiao)節(jie)器(qi)的(de)效(xiao)率(lv)。但是,快速開關轉換也會帶來一些負麵影響。開關轉換頻率在 20 MHz 和 200 MHz 之間時,幹擾會急劇增加。這就使得開關模式電源開發人員必須在高頻率範圍內,在高效率和低幹擾之間找到良好的折衷方案。此外,ADI 公司提出了創新的 Silent Switcher?技術,即使是極快的開關邊沿,也可能產生最小電磁輻射。

圖1.對開關模式電源進行開關轉換,在開關節點處施加輸入電壓。
圖1顯示了快速和慢速開關轉換。快速開關轉換會給鄰近電路段產生更強的幹擾耦合。存在電壓突變的PCB走線可與具有高阻抗的鄰近走線產生容性耦合。存在電流突變的 PCB 走線可與鄰近走線產生電感耦合。通過減慢開關轉換,可將這些影響降至最低。圖 2 顯示了一種經驗證適用於異步開關調節器的技術。此處,兩個開關中的一個使用了肖特基二極管。將電阻與自舉電容 CBOOT(提供高端邊 n 溝道 MOSFET 的柵極電壓)串聯,可減慢開關的開關轉換。當無法直接調整功率 MOSFET 的柵極信號線時,此技巧可用於集成開關調節器。如果將開關控製器與外部 MOSFET 配合使用,也可將電阻插入柵極驅動走線中。電阻值通常小於 100 Ω。

圖 2. 使用自舉電阻減慢異步降壓轉換器中的開關轉換。
但是,大多數現代開關調節器都是具有高邊和低邊有源開關的同步開關調節器。此處,在 CBOOT 路徑中使用電阻無法明顯減慢開關轉換。如果此處還是使用與 CBOOT 並串聯的電阻(如圖 3 所示),則ze也ye將jiang減jian慢man高gao邊bian開kai關guan的de開kai關guan轉zhuan換huan。但dan是shi,這zhe可ke能neng導dao致zhi低di邊bian開kai關guan沒mei有you完wan全quan關guan閉bi。因yin此ci,高gao端duan邊bian開kai關guan和he低di邊bian開kai關guan可ke能neng同tong時shi瞬shun間jian打da開kai。這zhe將jiang導dao致zhi輸shu入ru電dian壓ya到dao接jie地di之zhi間jian出chu現xian破po壞huai性xing短duan路lu。這zhe一yi點dian尤you為wei關guan鍵jian,因yin為wei開kai關guan轉zhuan換huan速su度du也ye受shou到dao工gong作zuo溫wen度du等deng參can數shu和he半ban導dao體ti製zhi造zao中zhong的de可ke變bian性xing的de影ying響xiang。因yin此ci,即ji使shi是shi在zai實shi驗yan室shi測ce試shi,也ye無wu法fa保bao證zheng安an全quan操cao作zuo。要yao減jian慢man具ju有you集ji成cheng開kai關guan的de同tong步bu開kai關guan調tiao節jie器qi的de開kai關guan轉zhuan換huan,應ying使shi用yong可ke通tong過guo內nei部bu電dian路lu直zhi接jie設she置zhi開kai關guan轉zhuan換huan速su度du的de同tong步bu開kai關guan調tiao節jie器qi。例li如ru ADI 公司的 ADP5014。在這些集成電路中,可在內部確保:在減慢開關轉換時,兩個開關不同時導通,因此也不會發生短路,並且在 CBOOT 路徑中都沒有電阻。

圖 3. 由於高端開關轉換減慢而可能短路的同步降壓轉換器。
關於快速開關轉換,近年來有一個非常重要的創新不容忽視。ADI 公司的 Silent Switcher 技術使快速開關邊沿的電磁輻射大幅降低,高達 40 dB(10,000 倍)。因此,可開發出具有超快邊沿且僅有最小 EMC 問題的開關模式電源。在大多數情況下,Silent Switcher 器件無需為了減少 EMI 而降低開關轉換速度。通過 Silent Switcher 技術,在很大程度上消除了在最大轉換效率和最小電磁幹擾之間進行權衡的難題。
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