熱回路究竟是什麼?
發布時間:2020-01-17 來源:Frederik Dostal 責任編輯:wenwei
【導讀】當涉及到開關穩壓器及其電磁兼容性(EMC)時,總是會提到熱回路。尤其是優化印刷電路板上的走線布局時,更是離不開這個話題。但熱回路到底指的是什麼?
開(kai)關(guan)穩(wen)壓(ya)器(qi)中(zhong)需(xu)要(yao)不(bu)斷(duan)開(kai)關(guan)電(dian)流(liu)。這(zhe)些(xie)電(dian)流(liu)通(tong)常(chang)比(bi)較(jiao)大(da)。每(mei)當(dang)電(dian)流(liu)流(liu)動(dong)時(shi),會(hui)產(chan)生(sheng)磁(ci)場(chang)。如(ru)果(guo)快(kuai)速(su)開(kai)關(guan)大(da)電(dian)流(liu),就(jiu)會(hui)產(chan)生(sheng)交(jiao)變(bian)磁(ci)場(chang)。此(ci)外(wai),如(ru)果(guo)開(kai)關(guan)電(dian)流(liu)時(shi),路(lu)徑(jing)中(zhong)存(cun)在(zai)寄(ji)生(sheng)電(dian)感(gan),就(jiu)會(hui)產(chan)生(sheng)電(dian)壓(ya)失(shi)調(tiao)。電(dian)流(liu)會(hui)容(rong)性(xing)耦(ou)合(he)到(dao)相(xiang)鄰(lin)的(de)電(dian)路(lu)部(bu)件(jian)中(zhong),並(bing)增(zeng)加(jia)電(dian)源(yuan)的(de)噪(zao)聲(sheng)輻(fu)射(she)。綜(zong)上(shang)所(suo)述(shu),我(wo)們(men)可(ke)以(yi)說(shuo)開(kai)關(guan)電(dian)流(liu)是(shi)導(dao)致(zhi)開(kai)關(guan)模(mo)式(shi)電(dian)源(yuan)產(chan)生(sheng)噪(zao)聲(sheng)的(de)主(zhu)要(yao)原(yuan)因(yin)。圖(tu)1顯示了簡化的降壓轉換器拓撲結構。所有存在連續電流的線路都用藍色表示。所有快速開關電流的線路都用紅色表示。

圖1.具有連續電流的線路用藍色表示,存在開關電流的線路用紅色表示。
圖1中zhong的de紅hong色se線xian路lu是shi關guan鍵jian線xian路lu。它ta們men看kan起qi來lai像xiang一yi個ge電dian流liu回hui路lu,因yin此ci被bei稱cheng為wei回hui路lu。熱re回hui路lu意yi味wei著zhe這zhe個ge回hui路lu特te別bie關guan鍵jian,因yin為wei它ta涉she及ji到dao快kuai速su開kai關guan電dian流liu。如ru果guo我wo們men仔zai細xi觀guan察cha這zhe個ge回hui路lu,可ke以yi看kan到dao圖tu1中(zhong)的(de)紅(hong)色(se)回(hui)路(lu)從(cong)來(lai)沒(mei)有(you)真(zhen)正(zheng)的(de)電(dian)流(liu)流(liu)過(guo),這(zhe)個(ge)因(yin)為(wei)兩(liang)個(ge)開(kai)關(guan)從(cong)來(lai)不(bu)會(hui)同(tong)時(shi)打(da)開(kai)。它(ta)隻(zhi)是(shi)單(dan)條(tiao)線(xian)路(lu)的(de)組(zu)合(he),在(zai)特(te)定(ding)時(shi)間(jian)會(hui)有(you)電(dian)流(liu)流(liu)過(guo),在(zai)其(qi)他(ta)時(shi)間(jian)則(ze)沒(mei)有(you)電(dian)流(liu)流(liu)過(guo)。在(zai)圖(tu)2中,各連接線路旁的箭頭表示電流流動的方向。同時,通過指定的符號表示電流流過的時間。在其他時間,沒有電流流經該導體。
表1顯示圖2中(zhong)的(de)每(mei)條(tiao)紅(hong)色(se)線(xian)路(lu)何(he)時(shi)傳(chuan)導(dao)電(dian)流(liu),何(he)時(shi)不(bu)傳(chuan)導(dao)電(dian)流(liu)。在(zai)降(jiang)壓(ya)穩(wen)壓(ya)器(qi)占(zhan)空(kong)比(bi)周(zhou)期(qi)的(de)開(kai)啟(qi)時(shi)段(duan),高(gao)壓(ya)側(ce)開(kai)關(guan)開(kai)啟(qi),低(di)壓(ya)側(ce)開(kai)關(guan)關(guan)閉(bi),我(wo)們(men)看(kan)到(dao)電(dian)流(liu)從(cong)輸(shu)入(ru)電(dian)容(rong)流(liu)出(chu),通(tong)過(guo)高(gao)壓(ya)側(ce)開(kai)關(guan),但(dan)是(shi)沒(mei)有(you)電(dian)流(liu)流(liu)經(jing)低(di)壓(ya)側(ce)開(kai)關(guan)。在(zai)占(zhan)空(kong)比(bi)周(zhou)期(qi)的(de)關(guan)閉(bi)時(shi)段(duan),電(dian)流(liu)通(tong)過(guo)低(di)壓(ya)側(ce)開(kai)關(guan)(從地到開關節點),其他三條紅色線路則沒有電流流過。
表1.高壓側和低壓側開關狀態與降壓穩壓器占空比周期之間的關係

從圖2中很容易看出,熱回路並不是一個獨立的電流回路,而是由兩個真實的電流回路組成的虛擬電流回路。

圖2.熱回路中電流方向不同的各個線路。
圖3xianshidianlusuojiyudeshijidianliuhuilu。yigedianliuhuiluxianshiweilanse,lingyigexianshiweilvse。zaizhexiewanzhengdedianliuhuiluzhijian,queshihuifanfuchuxiankaiguancaozuo;但是,在某些線路中,兩個電流回路中的電流流動方向相同,因此會疊加形成連續電流,就EMC而言影響不大。這些線路不會被稱為熱回路。

圖3.會導致所謂熱回路的實際電流回路。
開關穩壓器的熱回路因開關穩壓器的拓撲結構而異。其設計應盡可能窄小緊湊,以減少噪音產生和傳播。ADI公司提供的Silent Switcher® 2技術通過將輸入電容集成到IC封裝,盡可能縮小關鍵熱回路。同時,將熱回路分成兩個對稱的形狀,可以產生兩個極性相反的磁場,從而大幅抵消輻射噪聲。Power by Linear提供的LT8609S 就是™采用這種技術的開關穩壓器。
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