抖动电源转换器的工作频率以减少峰值发射

出处:维库电子市场网时间:2024-12-27
  DC/DC 开关电源转换器的设计人员面临着控制正常运行期间产生的 EMI(电磁干扰)发射的挑战。如果足够大,这些发射会通过电源线传导或辐射到系统内的其他组件,并可能损害系统的性能。发射峰值通常出现在转换器的基波开关频率处,并在每个高阶谐波处逐渐减小幅度,其中大部分发射能量仅限于基波和低阶谐波。调制或抖动电源转换器的工作频率可以通过将 EMI 分散到一个频带上来减少峰值发射。
  大多数现代 PWM 控制器使用外部电阻器来设置工作频率,该频率通常随着电阻值的减小而增加。例如,LM5020 的内部振荡器在其编程引脚 (RT) 处提供稳定的 2V 电压,连接到 RT 的编程电阻器设置 RT 提供的电流。该振荡器还将成比例的电流输送到内部定时电容器(参考文献 1)。定时电容器斜坡电压的周期决定了振荡器的频率。
  图 1中的外部抖动电路包括一个简单的基于比较器的独立振荡器,配置为以大约 800 Hz 的频率运行。比较器 IC 2的输出状态在上电时变高。 R 1、R 2和R 3设置比较器的正输入,该输入初处于2.9V。电容器C 3处的电压向正阈值倾斜。
  当比较器负输入端的电压达到正阈值电压时,比较器的输出切换为低电平,这也会将比较器正输入端的阈值降低至 2.1V。然后,电容器C 3处的电压向新的阈值倾斜下降,并且当其达到较低阈值电压时,重复该循环。 C 3两端的电压近似三角波,电压为2.1V,电压为2.9V。
  为了抖动 LM5020 控制器的 PWM 振荡器基频,IC 2生成的三角波会调制来自控制器 RT 引脚的电流。电阻器 R 5设置调制抖动的百分比。 R 5的右侧固定在RT引脚2V的稳压电位,IC 2通过电容C 2耦合的低频三角波驱动R 5的左侧。对于值为 64.9 kΩ 的 R 5 ,通过电阻器 R 5 的峰峰值电流约为 12 A。当抖动电路断开时,RT 提供的稳态电流约为 121 A,因此 12 A pp 抖动电流代表 10% 的总调制。

  LM5020 控制的 PWM 反激 DC/DC 转换器 IC 1可评估抖动电路的有效性。该电路的基本工作频率为 250 kHz,由控制器的 R T电阻器设置。图 2中的红色迹线显示了在抖动电路未运行的情况下电路正输入电源线上的传导发射。峰值发射严格限制在 250 kHz 基本振荡器频率附近,测量幅度为 –24 dB 基本频率。

  峰值传导发射图图 2在 DC/DC 转换器的输入处测量,无抖动的峰值传导发射(红色迹线)在应用抖动(蓝色迹线)后降低了 10 dB。
 将抖动电路连接到控制器的 RT 输入会产生图 2 中的蓝色迹线。基频周围的传导发射现在分散在基频周围,幅值降低了 –34 至 +10 dB。
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