广告

如何有效地减慢开关转换?

时间:2019-09-14 作者:Frederik Dostal,ADI现场应用工程师 阅读:
开关调节器中的快速开关瞬变是有利的,因为这显著降低了开关模式电源中的开关损耗。尤其是在高开关频率时,可以大幅提高开关调节器的效率。但是,快速开关转换也会带来一些负面影响。开关转换频率在20 MHz和200 MHz之间时,干扰会急剧增加。这就使得开关电源开发人员必须在高频率范围内,在高效率和低干扰之间找到良好的折衷方案。
广告

开关调节器中的快速开关瞬变是有利的,因为这显著降低了开关模式电源中的开关损耗。尤其是在高开关频率时,可以大幅提高开关调节器的效率。但是,快速开关转换也会带来一些负面影响。开关转换频率在20 MHz和200 MHz之间时,干扰会急剧增加。这就使得开关电源开发人员必须在高频率范围内,在高效率和低干扰之间找到良好的折衷方案。因此,ADI公司提出了创新的Silent Switcher技术,即使是极快的开关边沿,也可能产生最小的电磁辐射。

图1.对开关电源进行开关转换,在开关节点处施加输入电压。

图1显示了快速和慢速开关转换。快速开关转换会使邻近电路段产生更强的干扰耦合。存在电压突变的PCB走线可与具有高阻抗的邻近走线产生容性耦合。存在电流突变的PCB走线可与邻近走线产生电感耦合。通过减慢开关转换,可将这些影响降至最低。图2显示了一种经验证适用于异步开关调节器的技术。此处,两个开关中的一个使用了肖特基二极管。将电阻与自举电容 CBOOT(提供高侧n沟道MOSFET的栅极电压)串联,可减慢开关的开关转换。当无法直接调整功率MOSFET的栅极信号线时,此技巧可用于集成开关调节器。如果将开关控制器与外部MOSFET配合使用,也可将电阻插入栅极驱动走线中。电阻值通常小于100 Ω。
20190910-301.jpg
图2.使用自举电阻减慢异步降压转换器中的开关转换。

但是,大多数现代开关调节器都是具有高边和低边有源开关的同步开关调节器。此处,在 CBOOT路径中使用电阻无法明显减慢开关转换。如果此处还是使用与 CBOOT并串联的电阻(如图3所示),则也将减慢高边开关的开关转换。但是,这可能导致低边开关没有完全关闭。因此,高边开关和低边开关可能同时瞬间打开。这将导致输入电压到接地之间出现破坏性短路。这一点尤为关键,因为开关转换速度也受到工作温度等参数和半导体制造中的可变性因素的影响。因此,即使是在实验室测试,也无法保证安全操作。要减慢具有集成开关的同步开关调节器的开关转换,应使用同步开关调节器,它可通过内部电路直接设置开关转换速度。例如ADI公司的ADP5014。在这些集成电路中,可在内部确保:在减慢开关转换时,两个开关不同时导通,因此也不会发生短路,并且在CBOOT路径中都没有电阻。
20190910-302.jpg
图3.由于高边开关转换减慢而可能短路的同步降压转换器。

关于快速开关转换,近年来有一个非常重要的创新不容忽视。ADI公司的Silent Switcher技术使快速开关边沿的电磁辐射大幅降低,高达40 dB(10,000倍)。因此,可开发出具有超快边沿且仅有最小EMC问题的开关电源。在大多数情况下,Silent Switcher器件无需为了减少EMI而降低开关转换速度。通过Silent Switcher技术,在很大程度上消除了在最大转换效率和最小电磁干扰之间进行权衡的难题。

本文同步刊登于电子工程专辑杂志2019年9月刊

本文为EET电子工程专辑 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
  • 一边是芯片IPO受阻,一边是恒大汽车打包出售,巨头跨界玩 丰田宝马车厂减产,比亚迪电子IPO受阻,恒大汽车打包出售,拜腾项目烂尾,巨头跨界高调进军汽车行业,2021年怎么这么多巨头都在有大动作,还都是高调行事,究竟为那般呢?
  • 英飞凌CEO:芯片价格过低将影响厂商扩产积极性 全球性的芯片缺货已经持续近一年了,产能紧张、缺货涨价的事情今年内肯定是解决不了,到2022年能否供需平衡?各方也说法不一。英飞凌CEO就当前情况表态称,如果此时芯片价格过低,那对全球产能提高不利。
  • 中移动发布2021智能硬件质量报告,三大5G商用芯片骁龙/ 中国移动日前在《2021年智能硬件质量报告》中,选取了11个品牌的45款5G手机进行综合能力测评,分别在通信指数、手机游戏、手机摄像头等方面,以及综合性能上给出了排行榜。除了对5G手机整机的评测,中国移动对5G芯片的评测也受到广泛关注,去年上榜的华为麒麟9000因各种原因缺席,擂台上仅剩高通骁龙888、联发科技天玑1200、三星Exynos1080三款主流5G芯片……
  • 拆解realme Buds Air2 Neo:采用络达蓝牙主控芯片 TWS耳机现在很常见了,几乎各个品牌都有自己产品,但降噪且价格低还是比较少的。eWiseTech拆解了仅售199元还支持主动降噪的TWS耳机——真我Buds Air2 Neo……
  • 拒绝内卷,伏达重新定义功率“触顶”趋势下的充电半导体 为有序使用无线电频谱资源、维护空中电波秩序等原因,工信部无线电管理局在2021年初发布了《无线充电(电力传输)设备无线电管理暂行规定(征求意见稿)》,为无线充电快充比快大赛按下暂停键——规定自2022年1月1日起,所有在国内销售和使用的移动和便携式无线充电设备额定传输功率不得超过50瓦。从有线快充到无线快充,一场愈演愈烈的快充“内卷”化趋势正在迎来减缓的时代,快充停止“比快”后还能如何发展呢?
  • 南芯半导体完成近3亿元D轮融资,小米OV均为其股东 2020年11月,南芯半导体完成亿元及以上人民币C轮融资,投资方为小米集团、红杉资本中国、OPPO。2021年8月16日,南芯半导体宣布完成近3亿元D轮融资。本轮融资由光速中国与vivo联合领投,龙旗、元禾璞华、临芯资本、张江浩珩等新股东跟投,老股东红杉中国、国科嘉和进一步加持……
  • 新款iPad Pro 2021成最受欢迎的 由于采用性能相对强大的M1处理器和mini-LED屏幕以及更多的创新,新款iPad Pro 2021已经成为消费者心目中最受欢迎。然而,iPad 2却已经在全球范围内被列入“复古和过时”的名单中。
  • 三星折叠屏手机Galaxy Z Fold 3 目前来看,折叠屏新机作为一种新的生产力工具,逐渐成为高端/平板的一种趋势,有报料称三星的Galaxy Z Fold 3发布时间或为7月,并且会引入新手势操控。

  • ​快人一步,一触即发|芯海科技信号 视频来源:iQOO手机官方微博8月17日晚,iQOO8系列未来电竞旗舰重磅发布,通过屏下双控压感实现更多样的操控体验,双指变四指手速度倍增,在保持机身简洁的同时助你成为自带BUFF的竞技
  • 泰艺电子推出小型化恒温控制晶体振 泰艺电子,频率控制解决方案的领先供货商,推出全新 NN 系列恒温控制晶体振荡器(OCXO),能够满足严格的频率稳定度要求,同时具备优越的相位噪声性能。
广告
热门推荐
广告
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了