介绍产生干扰源的DC-DC电路的工作原理

EMC整改需要大量的知识储备，其中，了解辐射和传导干扰源尤其重要，此节主要介绍产生干扰源的DC-DC电路的工作原理。

DC-DC电路：

DC-DC是英语直流变直流的缩写，所以DC-DC电路是直流电源转变为不同电压值的电路。DC-DC是开关电源技术的一个分支，开关电源技术包括AC-DC、DC-DC两ff个分支。DC-DC电路按功能分为：

升压变换器：将低电压变换为高电压的电路。

降压变换器：将高电压变换为低电压的电路。

反向器：将电压极性改变的电路，有正电源变负电源，负电源变正电源两类。

三个主要分支，当然应用时在同一电路中会有升压反向、降压升压等功能同时存在。

DC-DC变换器的基本电路有升压变换器、降压变换器、升降压变换器三种。

dcdc电路原理：

降压变换器原理图如图1所示，当开关闭合时，加在电感两端的电压为（Vi-Vo），此时电感由电压（Vi-Vo）励磁，电感增加的磁通为：（Vi-Vo）*Ton。

当开关断开时，由于输出电流的连续，二极管VD变为导通，电感削磁，电感减少的磁通为：（Vo）*Toff。

当开关闭合与开关断开的状态达到平衡时，（Vi-Vo）*Ton=（Vo）*Toff，由于占空比D<1，所以Vi>Vo，实现降压功能。

图1 BUCK

1、S，产品PWM波的关键器件，如果断路，输出电压为0V；如果短路，输出电压为Vi，将烧毁负载元器件；

2、L，降压的核心器件，如果断路，输出电压0V；如果短路，输出电压为Vi，将烧毁负载元器件；

3、C，稳定输出电压的作用；

4、D，续流二极管，开关管断开时，给L的的续流提供回路，如果断路，输出电压出现尖峰，偏低等；如果短路，将损坏开关管。

原理分析：

1、开关管导通时，环路由Vi，S，L，C构成。此时负载由Vi供电，Vi同时还对电感L进行充电；

2、开关管断开时，环路由L，C，D构成。S断开时，由于电感L的电流不能突变，在电感两端产生感应电压，感应电压继续给负载供电，通过二极管D形成回路。

升压变换器原理图如图2所示，当开关闭合时，输入电压加在电感上，此时电感由电压（Vi）励磁，电感增加的磁通为：（Vi）*Ton。

当开关断开时，由于输出电流的连续，二极管VD变为导通，电感削磁，电感减少的磁通为：（Vo- Vi）*Toff。当开关闭合与开关断开的状态达到平衡时，（Vi）*Ton=（Vo- Vi）*Toff，由于占空比D<1，所以Vi

图2 BOOST

此拓扑结构几乎是所有DCDC升压电路的模型，深入理解了这个拓扑结构，对原理设计，PCB设计，EMC设 计，调试等帮助非常大，甚至达到不需要调试的境界。

原理分析：

1、开关管导通时，环路由Vi，L，S构成。此时Vi对L充电，负载由C供电；

2、开关管断开时，环路由Vi，L，D，C构成。S断开时，由于电感L的电流不能突变，在电感两端产生感应电压，感应电压与Vi合在一起给负载供电，同时对C充电。

器件分析：

1、S，产品PWM波的关键器件，如果断路，输出电压为Vi；如果短路，电感烧毁；

2、L，升压的核心器件，如果断路，输出电压0V；如果短路，电源将短路；

3、C，稳定输出电压的作用，由于S导通时，完全由C给负载供电，所以C需要的容值比较大，否则，纹波很大；

4、D，整流二极管，如果断路，输出电压0V；如果短路，输出不稳定。

原理设计分析：

分析发现，输出电压与PWM的占空比有关，占空比越大，开关管截止时间越长，Vi与L的感应电压供电的时间越长，输出电压越高， 公式如下： Vo = Vi*(1/(1-D))。 Dmax = 0.9， Vomax = 10*Vi

PCB设计分析:

原则，使环路最小，环路越小，辐射越小。

升降压变换器、入出极性相反原理如图3,当开关闭合时，此时电感由电压（Vi）励磁，电感增加的磁通为：（Vi）*Ton；当开关断开时，电感削磁，电感减少的磁通为：（Vo）*Toff。当开关闭合与开关断开的状态达到平衡时，增加的磁通等于减少的磁通，（Vi）*Ton=（Vo）*Toff，根据Ton比Toff值不同，可能Vi< Vo，也可能Vi>Vo。

图3

综上，可通过DCDC外部电感和二极管的接法来判断DCDC的类型：

1>若二极管负向接SW，正向接地，且电感接SW和负载之间。则为降压DCDC。

2>若电感接电源和SW之间，二极管正向接SW，负向接负载。则为升压DCDC。

3>若电感接SW和地之间，二极管负向接SW，正向接负载。则为升降压DCDC。