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DC-DC转换器EMI工程师指南(第3部分):了解电源 阶段寄生

2022-5-25 09:59| 发布者: 闪电| 查看: 33| 评论: 0|原作者: Timothy Hegarty

摘要: dc-dc转换器中半导体器件的高频开关是传导和辐射发射。本系列文章的第2部分【1,2】回顾了差模(DM)以及来自dc-dc转换器的共模(CM)传导噪声干扰。通过分离DM和CM在电磁干扰(EMI)测试期间,您可以从总噪声测量中 ...


考虑Q1的开启转换。由输入电容器CIN供电,Q1的漏极电流迅速增加至当电流从Q2的源极流向漏极时,电感器的电流水平降至零。在图1中,回路红色阴影,由MOSFET和输入电容组成,标记为“1”,是降压调节器的高频整流功率回路,或“热”回路。【3,4】电源回路承载的高频电流为相对较大的振幅和di/dt,尤其是在MOSFET开关期间。


图1中的回路2和3被分类为功率MOSFET的栅极回路。更具体地说,循环2表示高压侧MOSFET的栅极驱动电路由自举电容器CBOOT提供。同样,循环3对应于VCC提供的低端MOSFET的栅极驱动器。导通和关断栅极电流路径在每种情况下分别用实线和虚线描绘。


寄生元件和辐射EMI


电磁干扰问题通常包括三个要素:源、受害者和耦合机制。源引用了具有高dv/dt和/或di/dt的噪声发生器,且受害者对应于敏感电路(或EMI测量设备)。


耦合机制可分为导电耦合和非导电耦合。非导电耦合可以是电场(E场)耦合、磁场(H场)耦合或两者的组合。这发生在寄生电感和电容的结果,可能对调节器的EMI性能。


功率级寄生电感


功率MOSFET的开关行为以及波形振铃和EMI的后果与功率回路和栅极驱动电路的部分电感。图2提供了元件放置、器件封装和印刷电路板(PCB)产生的寄生元件影响同步降压调节器EMI性能的布局布线。


有效高频功率回路电感LLOOP是总漏极电感LD和由输入电容器的等效串联电感(ESL)和功率MOSFET的PCB迹线和封装电感。正如所料,LLOOP与输入电容MOSFET回路的布局几何结构,由图1中的红色阴影区域表示。[6、7、8]同时,门环的自感系数LG包括来自MOSFET封装的集中贡献和PCB跟踪布线。图2的检查显示,高压侧的共源电感MOSFET Q1在功率回路和栅极回路中相互存在。Q1的共源电感降低了功率回路中的di/dt,因为它会产生相反的反馈电压效应,阻碍上升和下降MOSFET栅源电压的倍。然而,它有增加开关损耗的不利影响因此是不可取的。[9、10]



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