灵魂提问丨热回路究竟是个啥?

亚德诺半导体 2020-02-21 00:00
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当涉及到开关稳压器及其电磁兼容性(EMC)时,总是会提到热回路。尤其是优化印刷电路板上的走线布局时,更是离不开这个话题。但热回路到底指的是什么?



开关稳压器中需要不断开关电流。这些电流通常比较大。每当电流流动时,会产生磁场。如果快速开关大电流,就会产生交变磁场。此外,如果开关电流时,路径中存在寄生电感,就会产生电压失调。电流会容性耦合到相邻的电路部件中,并增加电源的噪声辐射。综上所述,我们可以说开关电流是导致开关模式电源产生噪声的主要原因。图1显示了简化的降压转换器拓扑结构。所有存在连续电流的线路都用蓝色表示。所有快速开关电流的线路都用红色表示。


图1.具有连续电流的线路用蓝色表示,存在开关电流的线路用红色表示。


图1中的红色线路是关键线路。它们看起来像一个电流回路,因此被称为回路。热回路意味着这个回路特别关键,因为它涉及到快速开关电流。如果我们仔细观察这个回路,可以看到图1中的红色回路从来没有真正的电流流过,这个因为两个开关从来不会同时打开。它只是单条线路的组合,在特定时间会有电流流过,在其他时间则没有电流流过。在图2中,各连接线路旁的箭头表示电流流动的方向。同时,通过指定的符号表示电流流过的时间。在其他时间,没有电流流经该导体。


表1显示图2中的每条红色线路何时传导电流,何时不传导电流。 在降压稳压器占空比周期的开启时段,高压侧开关开启,低压侧开关关闭,我们看到电流从输入电容流出,通过高压侧开关,但是没有电流流经低压侧开关。 在占空比周期的关闭时段,电流通过低压侧开关(从地到开关节点),其他三条红色线路则没有电流流过。


 表1.高压侧和低压侧开关状态与降压稳压器占空比周期之间的关系


从图2中很容易看出,热回路并不是一个独立的电流回路,而是由两个真实的电流回路组成的虚拟电流回路。


图2.热回路中电流方向不同的各个线路。


图3显示电路所基于的实际电流回路。一个电流回路显示为蓝色,另一个显示为绿色。在这些完整的电流回路之间,确实会反复出现开关操作;但是,在某些线路中,两个电流回路中的电流流动方向相同,因此会叠加形成连续电流,就EMC而言影响不大。这些线路不会被称为热回路。


图3.会导致所谓热回路的实际电流回路。


开关稳压器的热回路因开关稳压器的拓扑结构而异。其设计应尽可能窄小紧凑,以减少噪音产生和传播。ADI提供的Silent Switcher® 2技术通过将输入电容集成到IC封装,尽可能缩小关键热回路。同时,将热回路分成两个对称的形状,可以产生两个极性相反的磁场,从而大幅抵消辐射噪声。ADI Power提供的LT8609S就是采用这种技术的开关稳压器


  • Silent Switcher® 2 架构:

    • 在任何 PCB 均可实现超低 EMI / EMC 辐射

    • 消除了 PCB 布局敏感性

    • 内部旁路电容器降低了辐射 EMI

    • 任选的扩展频谱调制

  • 宽输入电压范围:3.0V 至 42V

  • 超低静态电流突发模式 (Burst Mode®) 操作:

    • <2.5μA IQ (调节 12VIN 至 3.3VOUT)

    • 输出纹波 <10mVP-P

  • 高效率 2MHz 同步操作:

    • >93% 效率 (在 1A,从 12VIN 产生 5VOUT)

  • 2A 最大连续输出,3A 峰值瞬态输出

  • 快速最小接通时间:45ns

  • 可调及可同步频率范围:200kHz 至 2.2MHz

  • 允许使用小的电感器

  • 低压差

  • 峰值电流模式操作

  • 内部补偿

  • 输出软启动和跟踪

  • 小外形 16 引脚 3mm x 3mm LQFN 封装


筒子们,弄明白热回路究竟是啥了没?弄明白了记得评论点赞哈,新一年的幸运互动奖又开始了哦~









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亚德诺半导体 Analog Devices, Inc.(简称ADI)始终致力于设计与制造先进的半导体产品和优秀解决方案,凭借杰出的传感、测量和连接技术,搭建连接真实世界和数字世界的智能化桥梁,从而帮助客户重新认识周围的世界。
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