DC/DC開(kāi)關(guān)電源由于其效率高、體積小等優(yōu)點(diǎn)是現(xiàn)代電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)中不可或缺的一環(huán)，其重要性不言而喻。由于設(shè)計(jì)上采用的開(kāi)關(guān)型器件會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)快速的電壓變化率和電流變化率，產(chǎn)品在電磁兼容性的測(cè)試上容易出現(xiàn)問(wèn)題并使得開(kāi)發(fā)周期變長(zhǎng)，影響產(chǎn)品上市時(shí)間，對(duì)于應(yīng)用環(huán)境比較復(fù)雜的工業(yè)類產(chǎn)品此問(wèn)題顯得尤為突出。
本文將從干擾源、元器件、濾波器以及布局等幾個(gè)方面對(duì)DC/DC開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)提出相關(guān)的注意事項(xiàng)，幫助工程師們了解如何設(shè)計(jì)出符合電磁兼容性的DC/DC開(kāi)關(guān)電源。
一、 了解DC/DC開(kāi)關(guān)電源中噪聲源
要處理DC/DC開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的電磁兼容問(wèn)題，首先需要對(duì)電源產(chǎn)生的噪聲源進(jìn)行分析，找到造成輻射發(fā)射和傳導(dǎo)發(fā)射超標(biāo)的源頭。在使用開(kāi)關(guān)電源的情況下，除去開(kāi)關(guān)頻率及其諧波造成的干擾外，暗室測(cè)量中還會(huì)顯示30 MHz至400 MHz的寬帶干擾頻譜，原因之一是開(kāi)關(guān)管陡峭的開(kāi)關(guān)沿，例如MOSFET輸出電容CDS、結(jié)電容和反向恢復(fù)肖特基二極管的寄生電容和導(dǎo)體走線的寄生電感共同導(dǎo)致高頻LC振蕩電路。下圖所示為造成輻射發(fā)射和傳導(dǎo)發(fā)射的噪聲源。
型號(hào)：10M04DAU324C8G FPGA - 現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列
產(chǎn)品屬性 屬性值 選擇屬性
制造商: Altera
產(chǎn)品種類: FPGA - 現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列
RoHS: 詳細(xì)信息
系列: MAX 10 10M04
邏輯元件數(shù)量: 4000 LE
自適應(yīng)邏輯模塊 - ALM: -
嵌入式內(nèi)存: 189 kbit
輸入/輸出端數(shù)量: 246 I/O
電源電壓-最小: 1.15 V
電源電壓-最大: 1.25 V
最小工作溫度: 0 C
最大工作溫度: + 85 C
數(shù)據(jù)速率: -
收發(fā)器數(shù)量: -
安裝風(fēng)格: SMD/SMT
封裝 / 箱體: UBGA-324
封裝: Tray
商標(biāo): Altera
最大工作頻率: 450 MHz
濕度敏感性: Yes
邏輯數(shù)組塊數(shù)量——LAB: 250 LAB
工作電源電壓: 1.2 V
產(chǎn)品類型: FPGA - Field Programmable Gate Array
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子類別: Programmable Logic ICs
商標(biāo)名: MAX
為降低DC/DC開(kāi)關(guān)電源造成的傳導(dǎo)發(fā)射及輻射發(fā)射等電磁兼容性問(wèn)題概率，對(duì)于開(kāi)關(guān)電源而言從器件布局布線的角度來(lái)減小環(huán)路面積以及保證濾波器的性能發(fā)揮至關(guān)重要。通常這些措施包含但不限于：
1. 將關(guān)鍵環(huán)路涉及的器件盡量擺放在一起從而減小環(huán)路面積；
2. 針對(duì)高頻濾波的陶瓷電容盡量放置在開(kāi)關(guān)管或IC等產(chǎn)生快速的電壓變化率和電壓變化率的地方；
3. 通過(guò)短而粗的走線來(lái)減小走線寄生感抗，特別是接地線的處理；
4. 通過(guò)加入多個(gè)過(guò)孔來(lái)減小其寄生電感；
5. 合理連接信號(hào)地和功率地，通過(guò)單點(diǎn)連接能夠保證信號(hào)地盡量少得被功率地干擾；
6. 對(duì)于表層大面積覆銅需要合理使用以免形成不必要的天線；
7. 布置輸入和輸出濾波器電路時(shí)，盡可能消除與電路主要部分的容性和感性耦合；
8. 濾波器電路下面沒(méi)有覆銅，如有中間層也是如此處理，從而避免高頻噪聲的耦合；
9. 設(shè)計(jì)LCL的T型濾波器時(shí)，盡可能消除三個(gè)器件內(nèi)不必要的容性和感性耦合。
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