- DC-DC轉(zhuǎn)換器的電磁兼容技術(shù)淺談

　　因此得出結(jié)論是，單靠提高開關(guān)速度來提高DC-DC轉(zhuǎn)換器效率是不可取的。于是，如何選擇合適的驅(qū)動(dòng)電路參數(shù)、不斷地優(yōu)化驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)，在提高DC-DC轉(zhuǎn)換器的EMC性能的同時(shí)又保證總效率等其他參數(shù)指標(biāo)不受到大的影響，是近年來發(fā)展的一個(gè)新方向。例如，在驅(qū)動(dòng)電路中保留驅(qū)動(dòng)電阻的同時(shí)加入推挽電路以代替二極管，這樣就可以方便地分別調(diào)節(jié)控制開和關(guān)的速度，再權(quán)衡EMC性能和總效率指標(biāo)的關(guān)系，以達(dá)到最理想的效果。如圖3所示。

　　圖3 有驅(qū)動(dòng)緩沖電阻、開關(guān)速度均可以控制的驅(qū)動(dòng)電路

　　濾波技術(shù)

　　DC-DC轉(zhuǎn)換器的EMI濾波器是由電感、電容等構(gòu)成的無源雙向多端口網(wǎng)絡(luò)。實(shí)際上它起兩個(gè)低通濾波器的作用，一個(gè)衰減共模干擾，另一個(gè)衰減差模干擾。它能在阻帶（通常大于10KHz）范圍內(nèi)衰減射頻能量而讓工頻無衰減或很少衰減地通過。EMI濾波器是DC-DC轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)工程師控制傳導(dǎo)電磁干擾和輻射電磁干擾的首選工具。

　　濾波器對(duì)EMI信號(hào)的損耗叫插入損耗。顯然，測(cè)量濾波器的插入損耗曲-頻率線，可檢驗(yàn)它對(duì)EMI的濾波效果。

　　DC-DC轉(zhuǎn)換器的EMC濾波電路應(yīng)該滿足以下設(shè)計(jì)原則：

　　·雙向?yàn)V波。

　　DC-DC轉(zhuǎn)換器的EMI濾波器實(shí)質(zhì)上是一種雙向低通濾波器，既要抑制DC-DC轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的從轉(zhuǎn)換器傳入電源（或電網(wǎng)）的 EMI信號(hào)，防止它污染電磁環(huán)境、危害其他設(shè)備。又要抑制或消除電源（或電網(wǎng)）存在的從電源（或電網(wǎng)）傳入轉(zhuǎn)換器的EMI信號(hào)，保護(hù)DC-DC轉(zhuǎn)換器正常工作；

　　·阻抗失配。

　　源內(nèi)阻是高阻（低阻）的，則濾波器輸入阻抗就應(yīng)該是低阻（高阻）的；負(fù)載是高阻（低阻）的，則濾波器輸出阻抗就應(yīng)該是低阻（高阻）的；這里的阻抗失配是相對(duì)要抑制的干擾頻率而言，對(duì)正常工作的信號(hào)頻率應(yīng)該阻抗匹配。

　　·CM和DM同時(shí)抑制。

　　由于DC-DC轉(zhuǎn)換器的工作頻率基本都在幾百KHz，根據(jù)以往各型號(hào)產(chǎn)品的EMC檢測(cè)試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，一般情況下DC-DC轉(zhuǎn)換器的EMI超標(biāo)頻段都會(huì)覆蓋0.1_1MHz頻段的一部分或全部范圍。根據(jù)圖1所示的分布原理，我們通常要采取有重點(diǎn)地對(duì)CM和DM同時(shí)抑制的原則。

　　印制電路板的EMC設(shè)計(jì)

　　由于PCB更改與相應(yīng)的傳導(dǎo)、輻射騷擾的測(cè)試較為復(fù)雜，且在時(shí)間和成本上也存在困難，因此進(jìn)行專門的PCB對(duì)EMC影響的試驗(yàn)較為困難，這里只能根據(jù)一般原理以及多年從事電源設(shè)計(jì)所積累的經(jīng)驗(yàn)給出DC-DC轉(zhuǎn)換器PCB設(shè)計(jì)時(shí)需要注意的地方（主要針對(duì)降低DC-DC轉(zhuǎn)換器對(duì)外的 EMI）。

　　·設(shè)計(jì)PCB時(shí)首先考慮好布局，特別是變壓器和輸出濾波電感的合理放置。強(qiáng)脈沖信號(hào)線（dv/dt大）的走線要盡量短，它們是典型的發(fā)射天線；導(dǎo)線不要突然拐角。

　　·合理放置原邊開關(guān)管、輸入濾波電容、濾波電感，使得濾波電容、變壓器原邊繞組、開關(guān)管構(gòu)成的回路面積盡量減小，DC-DC轉(zhuǎn)換器中專門有完整地層，其余信號(hào)線、功率線均在其它層上走線，使環(huán)路面積最??；合理擺放副邊整流濾波電路。

　　·開關(guān)管和整流管上如有較強(qiáng)高頻尖刺，應(yīng)當(dāng)就近布置吸收電路。

　　·注意控制電路和功率電路的單點(diǎn)接地，同時(shí)在靠近脈沖電路負(fù)載的部位如PWM芯片VCC引腳添加去耦電容。

　　·所有的功率器件，當(dāng)與散熱器絕緣連接時(shí)，其管芯均與散熱器間存在分布電容，適當(dāng)?shù)姆蛛x不同級(jí)間的散熱器連接方式，可以有效的減小兩級(jí)電路間的容性耦合，減小電磁干擾，多層板式結(jié)構(gòu)優(yōu)于鋁基板式結(jié)構(gòu)就是這個(gè)原因。

　　實(shí)踐證明，上述印制電路板EMC設(shè)計(jì)，對(duì)開關(guān)DC-DC轉(zhuǎn)換器的EMC性能有較大的影響。在印制板設(shè)計(jì)階段，工程技術(shù)人員由于缺乏有效的手段，往往只能采用試探方法，一旦開關(guān)DC-DC轉(zhuǎn)換器不能通過有關(guān)EMC標(biāo)準(zhǔn)，就需要重新設(shè)計(jì)印制板。往往為此付出沉重的代價(jià)。

　　結(jié)語(yǔ)

　　本文對(duì)DC-DC轉(zhuǎn)換器的EMC設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的歸納和分析，從五個(gè)方面討論了DC-DC轉(zhuǎn)換器的EMC設(shè)計(jì)問題。DC-DC轉(zhuǎn)換器EMC設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是要弄清楚轉(zhuǎn)換器中EMI產(chǎn)生的機(jī)理，有針對(duì)性地進(jìn)行抑制和消除。