開關電源電磁干擾機理及新的抑制方法介紹

(b) 調制頻率控制原理波形圖

圖3 兩種不同的頻率調制波形

但是，隨機頻率控制在開通時基本上采用PWM控制的方法，在關斷時才采用隨機頻率，因而其調制干擾能量的效果不是很好，抑制干擾的效果不是很理想。而最新出現的調制頻率控制則很好地解決了這些問題。其原理是，將主開關頻率進行調制，在主頻帶周圍產生一系列的邊頻帶，從而將噪聲能量分布在很寬的頻帶上，降低了干擾。這種控制方法的關鍵是對頻率進行調制，使開關能量分布在邊頻帶的范圍，且幅值受調制系數β的影響（調制系數β=Δf/fm，Δf為相鄰邊頻帶間隔，fm為調制頻率），一般β越大調制效果越好[2][3]，其控制波形如圖3(b)所示。

圖4即為一個根據調制頻率原理設計的控制電路。各種控制方法可以在不影響變換器工作特性的情況下，很好地抑制開通、關斷時的干擾。

圖4 一個典型的調制頻率控制電路

3.2 新的無源緩沖電路設計

開關變換器中電磁干擾是在開關管開關時刻產生的。以整流二極管為例，在開通時，其導通電流不僅引起大量的開通損耗，還產生很大的di/dt，導致電磁干擾；而在關斷時，其兩端的電壓快速升高，有很大的dv/dt，從而產生電磁干擾。緩沖電路不僅可以抑制開通時的di/dt、限制關斷時的dv/dt，還具有電路簡單、成本較低的特點，因而得到了廣泛應用。但是傳統的緩沖電路中往往采用有源輔助開關，電路復雜不易控制，并有可能導致更高的電壓或電流應力，降低了可靠性。因此許多新的無源緩沖器應運而生，以下分別予以總結介紹。

3.2.1 二極管反向恢復電流抑制電路

對于圖5(a)的Boost電路，Q1開通后，D1將關斷。但由于此前D1上的電流為工作電流，要降為零，其dv/dt將很高。D1的關斷只能靠反向恢復電流尖峰，而現有的抑制二極管反向恢復電流的方法大多只適用于特定的變換器電路，而且只對應某一種的輸入輸出模式，適用性很差。國外有人提出了圖5(b)的電路[6]，可以較好地解決這一缺陷。

圖5(b)的關鍵在于把一個輔助二極管（D2）、一個小的輔助電感（L2）與主功率電感（L1）的部分線圈串聯，然后與主二極管（D1）并聯。其工作原理是，在Q1開通時，利用輔助電感及輔助二極管構成的輔助電路進行分流，使主二極管D1上的電流降為零，并維持到Q1關斷。由于電感L2的作用，輔助二極管D2上的反向恢復電流是很小的，可以忽略。

(a) Boost電路

(b) 二極管反向恢復電路

圖5 Boost電路及其二極管反向恢復電路

這種方法除了可用于一般的變換器電路，以限制主二極管的反向恢復電流，還可以用在輸入輸出整流二極管的恢復電流抑制上。圖6是這種應用的舉例。這種技術應用在一般的電源電路里，都可以獲得有效抑制反向恢復尖峰電流、降低EMI、減少損耗提高效率的效果。

(a) 輸入整流電路

(b) 輸出整流電路

圖6 輸入輸出整流二極管反向恢復電流抑制電路