安静高效的开关稳压器

开关稳压器在许多方面优于线性稳压器，最显著的是它们能够在高功率转换中实现高效率。开关稳压器在高功率转换效率方面占据上风。但是，它们也表现出一些弱点。许多应用面临的主要挑战是开关稳压器固有的干扰，因为它会产生传导发射（通常是输入侧和输出侧）和辐射电磁干扰（EMI）。EMI会耦合到电路的信号关键部分，从而降低系统性能。开关稳压器产生的这种干扰还可能导致无法符合给定的规范，例如，CISPR 22 辐射 B 类限制，辐射发射在 30 MHz 和 450 MHz 之间。

图1显示了开关模式电源开关节点上的理想波形。除了非隔离电源的实际开关频率通常在500 kHz和3 MHz之间外，开关转换还会产生大约10 MHz和1 GHz之间的频率，对应于通常介于1 ns和100 ns之间的转换时间。

图1.开关模式电源产生的频率和相关干扰。

通过延长转换时间，可以减少快速开关产生的干扰。开关稳压器中较慢的开关转换不仅会将干扰转移到较低的频率，还会降低其幅度。这是基于公式 V = L × di/dt。因此，如果流经开关稳压器的一定电流开关（上升和下降）非常迅速，则固定寄生电感会产生更高的电压偏移。这也增加了干扰。

这种说法可能会让人认为，最好使用缓慢的开关转换。就造成的干扰而言，这绝对是正确的。遗憾的是，开关转换缓慢会产生更高的开关损耗。在过渡期间，开关具有一定的电阻，既不完全打开也不完全关闭。在此期间，开关具有高电阻。这会产生功率损耗并降低开关稳压器的转换效率。

传统上，设计人员必须选择具有高噪声的高效率或产生较少干扰的低转换效率。EMI可以通过增加滤波器和屏蔽来减轻，但这大大增加了制造的复杂性、尺寸和成本。

为了实现高效率、低EMI和紧凑的开关稳压器设计，ADI线性电源工程师™集团开发了静音切换器技术。在静音开关稳压器中，高di/dt电流环路被分成两个对称环路，产生两个相互抵消的磁场，如图2所示。这种噪声抑制设计通常可将EMI降低20 dB至40 dB。®

图2.由于开关电流的对称性而导致的磁场消除。

输入电压输出电压

图2显示了走线和开关的对称布局。这将开关电流分成两条对称路径。一条路径生成一个强度相同但方向与第二条路径相反的场。因此，这些干扰场在很大程度上相互抵消。

静音切换器技术和新的静音切换器2技术也支持高V电压在到 V外高频操作时的比率，同时保持低噪声。这导致整体解决方案尺寸小得多。这些架构使开关稳压器紧凑、安静且高效。

审核编辑：郭婷