升压型dcdc转换器中高频噪声产生的原因

描述

  升压型DC-DC转换器(Boost DC-DC Converter)是一种常见的电源管理电路,用于将较低的直流输入电压转换为较高的输出电压。这种转换器通常使用一个开关器件(如MOSFET),通过快速切换来控制电感器的储能和释放,从而实现电压提升。然而,这些快速切换的电流和电压变化会产生高频噪声,影响整个系统的电磁兼容性(EMC)。

  在升压型DC-DC转换器中,快速变化的脉冲电流进入输出端时,会导致电压振铃现象,进而产生高频噪声。

  当低侧开关(Low-side switch)断开时,振铃的能量主要来源于高侧开关(High-side switch)的导通延迟以及输出回路中的电感。这些因素导致开关节点的电压迅速升高至超过输出电压,产生了电压差,从而引起振铃。

  低侧开关断开时的振铃现象,是由低侧开关的输出电容(COSS)与输出回路中的电感形成的LC谐振电路引起的。

  当低侧开关闭合时,振铃的能量主要来自高侧开关的反向恢复电流,以及对高侧开关电容的充电电流。

  低侧开关闭合时的振铃现象,是由高侧开关的电容和输出回路中的电感形成的LC谐振电路引起的。

  为了减少升压型DC-DC转换器产生的高频噪声,可以采取以下措施:

  降低开关频率:降低开关频率可以直接减少高频噪声的产生,但可能会增加滤波器组件的大小和成本。

  优化PCB布局:减小高频电流回路的面积,使用地平面来提供稳定的参考地,并避免信号线与高di/dt走线平行。

  使用阻尼网络:在开关节点处添加阻尼网络(如RC或LC电路)可以减少振铃和电压尖峰。

  选择合适的电感和电容:选择具有合适Q值和额定频率的电感,以及低ESR和低ESL的电容器,以减少噪声。

  升压型DC-DC转换器中的高频噪声是由多种因素共同作用的结果。通过理解这些噪声的产生机理,并采取相应的设计和布局措施,可以有效地减少噪声的产生,提高电源转换器的电磁兼容性。

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