如何才能减轻开关应用中的瞬变和EMI噪声

　　设计电源是一件复杂的事情。如今，电能的来源多种多样，我们也越来越不能忽视对这些宝贵能源进行有效的管理。线路供电、太阳能供电、电池供电、以太网供电以及能量收集威廉希尔官方网站 ，都是我们可以利用的电能来源。受电负载不仅提出了必要的电压和电流标准，其所采用的半导体也变得越来越敏感，为此电源就要满足特定的规格，其要求不仅限于严格的纹波容限，还需要能够减轻大幅度迅速变化的负载条件导致的影响，同时又不在电源轨上引入瞬变并产生过多的 EMI。例如，机器学习领域的许多计算密集型应用中使用的 FPGA 的电流可以在几微秒内从几安培升至 50A 以上。

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　　产生瞬变的原因是多种多样的。如上所述，高性能可编程逻辑和处理器会给电源带来明显的负载波动，同时电源本身也可能会产生瞬变。工业电机控制是瞬态噪声的另一种常见来源，高频、大电流 dv/dt 开关威廉希尔官方网站 会导致较大的瞬变。除非滤波器和无源组件的组合可以降低瞬变幅度，否则它们可能会对高侧和低侧 H 桥驱动晶体管造成永久性损害。除电压尖峰外，瞬变还是电磁干扰（EMI）的罪魁祸首之一。此外，广为采用的高效 AC/DC 与 DC/DC 电源开关拓扑（例如降压 / 升压）也会在电源轨上产生 EMI。根据导线长度的不同，EMI 可能会辐射出来，进而干扰终端系统和附近其他设备的运行。虽然采用常规的无源组件滤波和箔屏蔽威廉希尔官方网站 就可以在很大程度上消除感应噪声和辐射噪声，但这对某些应用而言还不够，因为这些应用要求本底噪声必须降到极低的水平。对于开关转换器，要满足小型化的趋势，减小电感器和无源元件的物理尺寸是唯一可行的做法，但这样就必须提高开关频率。现在，开关转换器的工作频率可从数百 kHz 直到数十 MHz，覆盖了 AM 广播无线电的部分频谱。为了应对这些 EMI 挑战，转换器制造商，特别是汽车信息娱乐系统的转换器制造商，正通过实施扩频威廉希尔官方网站 来控制开关频率，Texas Instruments TPS6281x-Q1 就是这类器件的一个例子。TPS62810 是 AEC-Q100 汽车级部件，其默认开关频率为 2.25MHz，并且能够配置为在 1.8MHz 至 4.0MHz 之间的某个开关频率附近以±288kHz 的幅度随机变化。