大多數便攜設備包含電壓調節器或其它類型的電源電路，許多非便攜式設備中使用的小尺寸光刻技術IC要求較低的供電電壓，也必須由特定的電源電路來提供。然而許多設計者並不完全了解
，電壓調節器和電源電路的選擇對於電池壽命
、電磁幹擾/電磁兼容(EMI/EMC)規範的兼容性、甚至產品的基本性能能否達到設計要求都有著重大影響。以下就有關電源電路中電氣噪聲的產生和傳播機製及物理原理進行討論。

 

 

最(zui)為(wei)普(pu)通(tong)的(de)功(gong)率(lv)轉(zhuan)換(huan)器(qi)就(jiu)是(shi)電(dian)壓(ya)調(tiao)節(jie)器(qi)。它(ta)可(ke)以(yi)接(jie)受(shou)一(yi)個(ge)在(zai)某(mou)給(gei)定(ding)範(fan)圍(wei)內(nei)變(bian)動(dong)的(de)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)，並(bing)產(chan)生(sheng)一(yi)個(ge)不(bu)變(bian)的(de)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)。電(dian)壓(ya)調(tiao)節(jie)器(qi)主(zhu)要(yao)包(bao)含(han)兩(liang)大(da)類(lei)：開關型和所有其它類型(主要是線性和並聯型)。不bu同tong於yu開kai關guan型xing調tiao節jie器qi，線xian性xing和he並bing聯lian型xing的de適shi用yong範fan圍wei很hen有you限xian，因yin為wei其qi輸shu出chu電dian壓ya必bi須xu保bao持chi低di於yu輸shu入ru電dian壓ya。另ling外wai，大da多duo數shu開kai關guan調tiao節jie器qi的de效xiao率lv也ye優you於yu對dui應ying的de線xian性xing或huo並bing聯lian型xing調tiao節jie器qi。不bu過guo，線xian性xing/並聯型調節器的低噪聲和簡單性使它們相對於開關調節器更有吸引力。

 

最zui簡jian單dan的de電dian壓ya調tiao節jie器qi是shi並bing聯lian型xing調tiao節jie器qi，它ta通tong過guo調tiao節jie流liu過guo電dian阻zu的de電dian流liu，使shi輸shu入ru電dian壓ya下xia降jiang到dao一yi個ge穩wen定ding的de輸shu出chu電dian平ping。齊qi納na二er極ji管guan具ju有you類lei似si功gong能neng，但dan齊qi納na管guan中zhong的de功gong率lv消xiao耗hao過guo大da
，且qie負fu載zai調tiao整zheng(輸出電壓隨負載電流的變化)很hen差cha。有you些xie並bing聯lian調tiao節jie器qi允yun許xu利li用yong分fen壓ya網wang絡luo設she定ding穩wen定ding電dian壓ya，但dan通tong常chang是shi作zuo為wei一yi個ge功gong能neng模mo塊kuai出chu現xian在zai更geng為wei複fu雜za的de調tiao節jie器qi或huo電dian源yuan中zhong。一yi般ban來lai講jiang，並bing聯lian調tiao節jie器qi適shi合he於yu負fu載zai電dian流liu變bian化hua不bu大da的de低di功gong耗hao係xi統tong。然ran而er，這zhe種zhong狹xia窄zhai的de應ying用yong範fan圍wei可ke以yi通tong過guo增zeng加jia一yi個ge有you源yuan調tiao整zheng元yuan件jian(通常是一個雙極晶體管)而得以擴展
，此時的並聯調節器就轉變為線性調節器。

 

 

線性電壓調節器利用一個有源調整元件(雙極型或MOSFET)將輸入電壓降低至穩定的輸出電壓。這類器件中，低壓差型(LDO)在過去的十年中已十分流行。壓差指維持輸出穩定所需的最小電壓差異(輸入和輸出之間)。降落電壓高達1V的調節器一度被稱為LDO，但更典型的壓差值在100mV至300mV之間。

 

線性調節器的輸入電流接近於輸出電流，它的效率(輸出功率除以輸入功率)是輸出/輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)比(bi)的(de)函(han)數(shu)。因(yin)此(ci)，壓(ya)差(cha)是(shi)一(yi)個(ge)非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao)的(de)性(xing)能(neng)，因(yin)為(wei)更(geng)低(di)的(de)壓(ya)差(cha)意(yi)味(wei)著(zhe)更(geng)高(gao)的(de)效(xiao)率(lv)。如(ru)果(guo)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)高(gao)出(chu)輸(shu)出(chu)很(hen)多(duo)，或(huo)者(zhe)它(ta)在(zai)很(hen)寬(kuan)的(de)範(fan)圍(wei)內(nei)變(bian)動(dong)，那(na)麼(me)就(jiu)很(hen)難(nan)獲(huo)得(de)比(bi)較(jiao)高(gao)的(de)轉(zhuan)換(huan)效(xiao)率(lv)。除(chu)此(ci)之(zhi)外(wai)LDO調節器還可作為一道屏障來隔離開關調節器產生的噪聲(進一步討論)。在此用途中

，LDO調節器的低壓差特性有利於改善電路的總體效率。

 

 

ruguoxianxinghuobinglianxingtiaojieqidexingnengbunengmanzuyingyongyaoqiu
，nameshejizhejiubixuzhuanerkaolvkaiguanxingtiaojieqi。raner，bansuizhexingnengdegaijinyedailaiyixiebuzuzhichu，lirugengdadechicunhegenggaodechengben，gengminganyu(並產生)電氣噪聲
，以及複雜程度的增加等等。

 

開(kai)關(guan)調(tiao)節(jie)器(qi)或(huo)電(dian)源(yuan)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)噪(zao)聲(sheng)以(yi)傳(chuan)導(dao)或(huo)輻(fu)射(she)的(de)形(xing)式(shi)出(chu)現(xian)。傳(chuan)導(dao)型(xing)噪(zao)聲(sheng)表(biao)現(xian)為(wei)電(dian)壓(ya)或(huo)電(dian)流(liu)形(xing)式(shi)，它(ta)們(men)還(hai)可(ke)進(jin)一(yi)步(bu)分(fen)類(lei)為(wei)共(gong)模(mo)或(huo)差(cha)模(mo)傳(chuan)播(bo)方(fang)式(shi)。更(geng)為(wei)複(fu)雜(za)的(de)是(shi)

，連(lian)接(jie)線(xian)上(shang)有(you)限(xian)的(de)阻(zu)抗(kang)會(hui)將(jiang)電(dian)壓(ya)傳(chuan)播(bo)轉(zhuan)換(huan)為(wei)電(dian)流(liu)傳(chuan)播(bo)

，反(fan)之(zhi)亦(yi)然(ran)
，並(bing)且(qie)差(cha)模(mo)傳(chuan)播(bo)也(ye)會(hui)產(chan)生(sheng)出(chu)共(gong)模(mo)傳(chuan)播(bo)噪(zao)聲(sheng)，反(fan)之(zhi)亦(yi)然(ran)。

 

一yi般ban來lai講jiang，你ni可ke以yi降jiang低di上shang述shu一yi種zhong或huo多duo種zhong傳chuan播bo類lei型xing的de噪zao聲sheng使shi電dian路lu得de到dao優you化hua。傳chuan導dao型xing噪zao聲sheng對dui於yu固gu定ding係xi統tong的de影ying響xiang往wang往wang比bi對dui便bian攜xie式shi係xi統tong更geng為wei嚴yan重zhong。因yin為wei便bian攜xie式shi設she備bei依yi靠kao電dian池chi工gong作zuo

，它ta的de負fu載zai和he電dian源yuan沒mei有you傳chuan播bo傳chuan導dao型xing噪zao聲sheng的de外wai部bu連lian接jie。

 

為(wei)了(le)理(li)解(jie)開(kai)關(guan)調(tiao)節(jie)器(qi)中(zhong)的(de)噪(zao)聲(sheng)源(yuan)
，必(bi)須(xu)首(shou)先(xian)了(le)解(jie)其(qi)工(gong)作(zuo)原(yuan)理(li)。對(dui)於(yu)各(ge)種(zhong)類(lei)型(xing)開(kai)關(guan)調(tiao)節(jie)器(qi)的(de)描(miao)述(shu)超(chao)出(chu)了(le)本(ben)文(wen)的(de)涉(she)及(ji)範(fan)圍(wei)。不(bu)過(guo)，基(ji)本(ben)上(shang)各(ge)種(zhong)開(kai)關(guan)調(tiao)節(jie)器(qi)都(dou)是(shi)利(li)用(yong)有(you)源(yuan)元(yuan)件(jian)(晶體管和二極管)在儲能元件(電感和電容)之間往複傳送電流，最終實現源端電壓/電流到負載端電壓/電流的轉換。為方便描述

，采用MAX1653 DC/DC轉換控製器構成典型的同步整流、降壓型轉換器(圖1)。

 

圖1. 圖中所示的降壓型開關調節器采用外接的開關管(N1)和同步整流器(N2)

 

正常工作期間

，該電路在高端開關(N1)導通時從輸入向輸出傳送電流，而在N1關斷、同步整流器(N2)導通時由電感繼續傳送。粗略假定所有元件都是理想的

，可以得到近似一階的電流和電壓波形(圖2)
，這些元件的寄生效應將在後續部分中考慮進來。

 

圖2. 這些工作波形基於圖1電路中所有元件具有理想特性的假設後得出

 

由於N1僅在一部分時間內導通，從源端和輸入電容(CIN)的位置看來電流是不連續的。CIN在N1導通時提供超出部分電流(IL - IINPUT)，而在N1關斷時由輸入電流儲存電荷。如果CIN為無限大
，且具有零等效串聯電阻(ESR)和零等效串聯電感(ESL)，它ta兩liang端duan的de電dian壓ya將jiang在zai上shang述shu充chong電dian和he放fang電dian周zhou期qi中zhong保bao持chi恒heng定ding。當dang然ran，實shi際ji電dian壓ya會hui在zai每mei個ge周zhou期qi間jian波bo動dong。電dian流liu脈mai衝chong根gen據ju電dian導dao率lv關guan係xi，以yi等deng於yu或huo高gao於yu轉zhuan換huan器qi開kai關guan頻pin率lv的de速su度du，在zaiCIN和輸入源之間進行分配。

 

降低這種傳導型噪聲的一種最直接的方法是：在輸入端連接低阻抗旁路電容。另外一種靈巧一點的辦法更為節省成本和電路板空間：zengjiadianyuanhezhuanhuanqizhijiandezukang
，bingquebaobiyaodezhiliudianliunenggoubushouzuaiditongguo。zuijiadezukangyuanjianshidianganqi，danyingquebaozhuanhuanqideshuruzukangzaizuigaozhihuanludezhuanzhepinlvshidoubaochijiaodideshuiping(大多數DC-DC開關轉換器的環路轉折點位於10kHz到100kHz間)。否則的話
，輸入電壓的波動會導致輸出電壓不穩定。

 

輸出電容(COUT)上的紋波電流要比CIN上的低得多
，不但幅度較低


，而且(不同於輸入電容)電dian流liu是shi連lian續xu的de
，因yin此ci也ye就jiu具ju有you比bi較jiao少shao的de諧xie波bo成cheng分fen。通tong常chang，每mei匝za線xian圈quan都dou被bei一yi層ceng絕jue緣yuan物wu質zhi覆fu蓋gai，這zhe就jiu在zai各ge匝za線xian圈quan之zhi間jian形xing成cheng了le一yi個ge小xiao的de電dian容rong。這zhe些xie雜za散san電dian容rong串chuan聯lian疊die加jia後hou形xing成cheng一yi個ge和he電dian感gan相xiang並bing聯lian的de小xiao等deng效xiao電dian容rong，它ta提ti供gong了le一yi條tiao將jiang衝chong擊ji電dian流liu傳chuan導dao至zhiCOUT和負載的通路。這樣

，開關節點處(LX)電壓波形的不連續跳變沿就會向COUT和負載傳送高頻電流，結果常常是在輸出電壓上形成毛刺，能量分布於20MHz至50MHz範圍。

 

這zhe種zhong類lei型xing轉zhuan換huan器qi的de負fu載zai常chang常chang是shi對dui於yu傳chuan導dao噪zao聲sheng敏min感gan的de某mou種zhong形xing式shi的de微wei電dian子zi電dian路lu
，不bu過guo幸xing運yun的de是shi，轉zhuan換huan器qi的de傳chuan導dao噪zao聲sheng在zai輸shu出chu端duan比bi起qi輸shu入ru端duan來lai更geng容rong易yi控kong製zhi。和he輸shu入ru端duan一yi樣yang，輸shu出chu傳chuan導dao噪zao聲sheng也ye可ke以yi利li用yong低di阻zu抗kang旁pang路lu或huo第di二er級ji濾lv波bo來lai加jia以yi控kong製zhi，第di二er級ji(後端)濾波器的使用應當謹慎。輸出電壓是控製環路中的一個控製變量，輸出濾波器給環路增益附加了延時或相移(或兩者)，有可能使電路不穩定。如果一個高Q值LC後端濾波器被置於反饋點之後，電感的電阻將會降低負載調整特性，並且瞬態負載電流會引起輸出振蕩。

 

 

其它類型的開關轉換器具有與降壓轉換器類似的問題。以升壓型轉換器(圖3)為wei例li
，此ci種zhong類lei型xing轉zhuan換huan器qi的de基ji本ben結jie構gou類lei似si於yu降jiang壓ya型xing轉zhuan換huan器qi，隻zhi不bu過guo輸shu入ru和he輸shu出chu易yi位wei。這zhe樣yang，出chu現xian於yu降jiang壓ya轉zhuan換huan器qi輸shu入ru端duan的de問wen題ti也ye會hui出chu現xian在zai升sheng壓ya轉zhuan換huan器qi的de輸shu出chu端duan，反fan之zhi亦yi然ran。

 

圖3. 這個升壓型開關調節器缺省同步整流器

，但仍然相似於輸入和輸出互換的降壓型結構。

 

降(jiang)壓(ya)轉(zhuan)換(huan)器(qi)的(de)應(ying)用(yong)具(ju)有(you)局(ju)限(xian)性(xing)，因(yin)為(wei)其(qi)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)必(bi)須(xu)低(di)於(yu)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)。類(lei)似(si)地(di)，升(sheng)壓(ya)轉(zhuan)換(huan)器(qi)的(de)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)必(bi)須(xu)高(gao)於(yu)其(qi)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)。當(dang)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)落(luo)在(zai)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)範(fan)圍(wei)之(zhi)間(jian)時(shi)，就(jiu)給(gei)這(zhe)兩(liang)種(zhong)拓(tuo)撲(pu)的(de)轉(zhuan)換(huan)器(qi)造(zao)成(cheng)一(yi)些(xie)困(kun)難(nan)。反(fan)激(ji)式(shi)轉(zhuan)換(huan)器(qi)拓(tuo)撲(pu)可(ke)以(yi)解(jie)決(jue)這(zhe)個(ge)問(wen)題(ti)(圖4)。

 

圖4. 反激式調節器在輸入範圍高於和低於輸出電壓的情況下都可保持穩定的輸出

 

反激式轉換器輸入、輸shu出chu端duan的de電dian流liu均jun不bu連lian續xu，這zhe使shi傳chuan導dao型xing噪zao聲sheng更geng加jia難nan以yi控kong製zhi，這zhe種zhong轉zhuan換huan器qi的de噪zao聲sheng特te性xing通tong常chang比bi升sheng壓ya型xing或huo降jiang壓ya型xing更geng差cha。存cun在zai於yu這zhe種zhong轉zhuan換huan器qi的de另ling一yi個ge問wen題ti是shi
，變bian壓ya器qi上shang每mei個ge繞rao組zu中zhong的de電dian流liu都dou不bu連lian續xu。這zhe種zhong不bu連lian續xu電dian流liu作zuo用yong於yu變bian壓ya器qi漏lou感gan就jiu會hui產chan生sheng高gao頻pin電dian壓ya尖jian刺ci
，它ta可ke以yi傳chuan播bo到dao其qi它ta電dian路lu。初chu

、次級線圈之間的空間間隔是造成漏感的主要原因。也就是說
，漏感是由空氣中的磁場引起的(因為磁芯中的磁場同時耦合至初級和次級線圈)。因此，因漏感而產生的電壓尖刺會產生電磁輻射。

 

另一種解決輸入和輸出電壓交疊問題的方法是采用單端主電感轉換器(SEPIC)拓撲。SEPIC轉換器類似於反激式電路，隻是在變壓器初級和次級線圈間連接了一個電容(圖5)。在(zai)反(fan)激(ji)電(dian)流(liu)被(bei)切(qie)斷(duan)時(shi)，這(zhe)個(ge)電(dian)容(rong)提(ti)供(gong)了(le)一(yi)條(tiao)初(chu)級(ji)和(he)次(ci)級(ji)線(xian)圈(quan)的(de)續(xu)流(liu)通(tong)路(lu)
，由(you)於(yu)初(chu)級(ji)和(he)次(ci)級(ji)線(xian)圈(quan)中(zhong)的(de)電(dian)流(liu)變(bian)為(wei)連(lian)續(xu)
，因(yin)此(ci)改(gai)善(shan)了(le)反(fan)激(ji)式(shi)電(dian)路(lu)的(de)性(xing)能(neng)。從(cong)另(ling)一(yi)方(fang)麵(mian)講(jiang)
，增(zeng)加(jia)反(fan)激(ji)式(shi)電(dian)路(lu)的(de)輸(shu)入(ru)輸(shu)出(chu)電(dian)容(rong)通(tong)常(chang)也(ye)可(ke)以(yi)有(you)效(xiao)改(gai)善(shan)其(qi)噪(zao)聲(sheng)性(xing)能(neng)，使(shi)這(zhe)種(zhong)拓(tuo)撲(pu)可(ke)以(yi)被(bei)接(jie)受(shou)。如(ru)果(guo)傳(chuan)導(dao)噪(zao)聲(sheng)和(he)輻(fu)射(she)噪(zao)聲(sheng)可(ke)能(neng)會(hui)成(cheng)為(wei)問(wen)題(ti)的(de)話(hua)，那(na)麼(me)SEPIC電路要優於反激式。

 

圖5. 不同於非常相似的反激式調節器，單端主電感轉換器(SEPIC)具有連續的初級和次級電流，所產生的噪聲更低。

 

 

有you些xie應ying用yong要yao求qiu輸shu出chu噪zao聲sheng非fei常chang小xiao，而er又you無wu法fa接jie受shou線xian性xing調tiao節jie器qi的de低di效xiao率lv。這zhe種zhong情qing況kuang下xia，采cai用yong開kai關guan調tiao節jie器qi後hou接jie線xian性xing調tiao節jie器qi的de結jie構gou可ke能neng會hui比bi較jiao適shi合he。後hou端duan調tiao節jie器qi可ke以yi削xue弱ruo開kai關guan調tiao節jie器qi產chan生sheng的de高gao頻pin噪zao聲sheng
，最zui終zhong的de噪zao聲sheng性xing能neng可ke以yi接jie近jin於yu一yi個ge單dan獨du的de線xian性xing調tiao節jie器qi。由you於yu大da部bu分fen電dian壓ya轉zhuan換huan由you開kai關guan調tiao節jie器qi完wan成cheng，因yin而er效xiao率lv的de損sun失shi要yao比bi完wan全quan采cai用yong線xian性xing調tiao節jie器qi時shi小xiao得de多duo。

 

這種方案也可以用於在輸入輸出電壓範圍有重疊的應用中，替換反激式和SEPIC轉換器。當輸入電壓低於輸出時升壓轉換器工作，而當輸入高於輸出時線性調節器發揮作用。升壓轉換器和低壓差(LDO)線性調節器可以被組合到單片IC中(圖6)。這種器件具有一種跟蹤模式，使升壓轉換器的輸出電壓總是高出LDO輸出電壓300mV。這樣，LDO調節器能夠保證具有足夠的PSRR和電壓裕量(輸入減輸出)
，可以在各種情況下抑製升壓轉換器的輸出噪聲。

 

圖6. 作為第三種選擇方案，此IC結合了一個開關型調節器(用於升壓)和一個線性調節器(用於降壓)

，當輸入電壓範圍跨越輸出電壓時可以保持穩定的輸出。

 

 

anzhaodingyi，gongmochuandaozaoshengzaishuruhuoshuchuduandeliangtiaolianjiexianshangxiangweixiangtong。yibanlaijiang，tajinduinaxiehedadiyoulianjietongludegudingxitongzaochengyingxiang。zaiyigedaiyougongmolvboqidedianxinglixianshidianyuanzhong(圖7)，共模噪聲的主要來源是MOSFET。MOSFET通常是電路中的主要耗能元件，很多情況下它需要配散熱器。

 

圖7. 在這個典型的離線式電源中

，共模濾波器可降低輸入和輸出兩側的噪聲。

 

TO-220器件的散熱片連接於MOSFET漏極，而大多數情況下，散熱器會向大地傳導電流。由於MOSFET與散熱器電氣隔離
，它和大地之間具有一定的分布電容。隨著開關的打開和關斷，迅速變化的漏極電壓會通過分布電容(CP1)向大地發送電流。由於交流電線和大地之間的低阻抗
，這種共模電流會通過交流輸入流入大地。變壓器也會通過分布於隔離的初、次級繞組間的電容(CP2A和CP2B)傳導高頻電流。這樣，噪聲會同時傳向輸出端和輸入端。

 

圖7中，共模傳導噪聲被安置在噪聲源(電源)和輸入或輸出之間的共模濾波器抑製。共模扼流圈(CML1和CML2)通常是在單一磁芯上按圖中所示極性繞製而成。負載電流和驅動電源的入線電流都是差模電流(電流由一條線流入另一條線流出)。在這種由單一磁芯繞製的共模扼流圈中，差模電流產生的磁場互相抵消，因此可以使用較小的磁芯，因為其中的儲能很小。

 

xuduoweilixianshidianyuanshejidegongmoeliuquancaiyongkongjianshangfenlidexianquanraocheng。zhezhongjiegouzengjialeyidingdechamodiangan，zheyouzhuyujiangdichuandaoxingchamozaosheng。youyucixintongshichuanguoliangzuxianquan，suoyiyouchamodianliuhedianganchanshengdecichangzhuyaocunzaiyukongqizhongerfeicixinzhong，zhehuidaozhidiancifushe。

 

產生於電源所帶負載的共模噪聲會經由變壓器中的分布電容(CP2A和CP2B)，穿過電源向交流電網傳播。在變壓器中增加法拉第屏蔽(初、次級之間的接地層)可以降低這種噪聲(圖8)。屏蔽層的引入在初級和次級線圈與地之間分別形成了分布電容，這些電容將共模電流旁路到地，而不再穿過變壓器。

 

圖8. 初級和次級之間的法拉第屏蔽可以阻斷通過變壓器繞組間分布電容的共模噪聲

 

正(zheng)如(ru)傳(chuan)導(dao)噪(zao)聲(sheng)總(zong)是(shi)以(yi)電(dian)壓(ya)或(huo)電(dian)流(liu)的(de)形(xing)式(shi)出(chu)現(xian)，輻(fu)射(she)噪(zao)聲(sheng)則(ze)是(shi)表(biao)現(xian)為(wei)電(dian)場(chang)或(huo)磁(ci)場(chang)的(de)形(xing)式(shi)。然(ran)而(er)，由(you)於(yu)電(dian)磁(ci)場(chang)存(cun)在(zai)於(yu)空(kong)間(jian)而(er)非(fei)導(dao)體(ti)中(zhong)，因(yin)此(ci)也(ye)就(jiu)沒(mei)有(you)差(cha)分(fen)或(huo)共(gong)模(mo)之(zhi)別(bie)。電(dian)場(chang)存(cun)在(zai)於(yu)兩(liang)個(ge)電(dian)位(wei)之(zhi)間(jian)的(de)空(kong)間(jian)中(zhong)，磁(ci)場(chang)圍(wei)繞(rao)通(tong)過(guo)空(kong)間(jian)的(de)電(dian)流(liu)而(er)存(cun)在(zai)。兩(liang)種(zhong)場(chang)可(ke)存(cun)在(zai)於(yu)一(yi)個(ge)電(dian)路(lu)中(zhong)，因(yin)為(wei)電(dian)容(rong)就(jiu)是(shi)以(yi)電(dian)場(chang)的(de)形(xing)式(shi)儲(chu)能(neng)而(er)電(dian)感(gan)/變壓器則以磁場的形式儲存/耦合能量。

 

 

youyudianchangcunzaiyulianggejuyoubutongdianweidebiaomianhuoshitizhijian，yinci
，zhixuyaoyongyigejiedidefanghuzhaojiangshebeipingbiqilai
，jiukeyixiangduirongyidijiangshebeineibuchanshengdedianchangzaoshengxianzhizaipingbizhaoneibu。zhezhongpingbicuoshiyibeiguangfanyongyujianshiqi
、示波器
、kaiguandianyuanyijiqitajuyoudafududianyabaidongdeshebei。lingwaiyizhongtongxingdezuofashizaidianlubanshangshezhijiediceng。dianchangqiangduzhengbiyubiaomianzhijiandedianweicha，bingfanbiyutamenzhijiandejuli。julilaijiang
，dianchangkecunzaiyuyuanhefujindejiedicengzhijian。zheyang，liyongduocengxianluban
，zaidianluhuoxiantiaoyugaodianweizhijianshezhiyigejiediceng，jiukeyiduidianchangqidaopingbizuoyong。

 

不(bu)過(guo)在(zai)采(cai)用(yong)接(jie)地(di)層(ceng)時(shi)還(hai)應(ying)注(zhu)意(yi)到(dao)高(gao)壓(ya)線(xian)路(lu)中(zhong)的(de)容(rong)性(xing)負(fu)載(zai)。電(dian)容(rong)儲(chu)能(neng)於(yu)電(dian)場(chang)中(zhong)，這(zhe)樣(yang)，當(dang)靠(kao)近(jin)一(yi)個(ge)電(dian)容(rong)設(she)置(zhi)接(jie)地(di)層(ceng)時(shi)就(jiu)在(zai)導(dao)體(ti)和(he)地(di)之(zhi)間(jian)形(xing)成(cheng)一(yi)個(ge)電(dian)容(rong)。導(dao)體(ti)上(shang)的(de)大(da)dV/dt信號會產生大傳導電流到地

，這樣，在控製輻射噪聲的同時卻降低了傳導噪聲性能。

 

如(ru)果(guo)出(chu)現(xian)電(dian)場(chang)散(san)射(she)，來(lai)源(yuan)最(zui)有(you)可(ke)能(neng)位(wei)於(yu)係(xi)統(tong)中(zhong)電(dian)位(wei)最(zui)高(gao)的(de)地(di)方(fang)。在(zai)電(dian)源(yuan)和(he)開(kai)關(guan)調(tiao)節(jie)器(qi)中(zhong)，應(ying)該(gai)注(zhu)意(yi)開(kai)關(guan)晶(jing)體(ti)管(guan)和(he)整(zheng)流(liu)器(qi)，因(yin)為(wei)它(ta)們(men)通(tong)常(chang)具(ju)有(you)高(gao)電(dian)位(wei)，而(er)且(qie)由(you)於(yu)帶(dai)有(you)散(san)熱(re)器(qi)，也(ye)具(ju)有(you)比(bi)較(jiao)大(da)的(de)表(biao)麵(mian)積(ji)。表(biao)麵(mian)安(an)裝(zhuang)器(qi)件(jian)同(tong)樣(yang)存(cun)在(zai)這(zhe)個(ge)問(wen)題(ti)，因(yin)為(wei)它(ta)們(men)常(chang)常(chang)要(yao)求(qiu)大(da)麵(mian)積(ji)電(dian)路(lu)板(ban)覆(fu)銅(tong)來(lai)幫(bang)助(zhu)散(san)熱(re)。這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)下(xia)

，還(hai)應(ying)注(zhu)意(yi)大(da)麵(mian)積(ji)散(san)熱(re)麵(mian)和(he)接(jie)地(di)層(ceng)或(huo)電(dian)源(yuan)層(ceng)之(zhi)間(jian)的(de)分(fen)布(bu)電(dian)容(rong)。

 

 

電場相對比較容易控製，但磁場就完全不同了。采用高磁導率(µ)dewuzhijiangdianlufengbiqilaikeyiqidaoleisidepingbizuoyong，danshizhezhongfangfashixianqilaifeichangkunnanerqieanggui。tongchanglaijiang
，kongzhicichangsanshezuihaodebanfajiushizaiyuantoujiangqijianzhizuixiao。yibanqingkuangxia，zhejiuyaoqiuxuanzenaxiecifushexiaodedianganhebianyaqi。tongyangzhongyaodehaiyou，zaijinxingdianlubanbujuhelianjiexianpeizhishiyaozhuyizuidaxiandujianxiaodianliuhuiludechicun
，youqishinaxiezaiyoudadianliudehuilu。dadianliuhuilubujinxiangwaifushecichang，dantamenhaizengjialedaoxiandediangan
，zhehuizaizaiyougaopindianliudexianshangyinqidianyajianci。

 

 

沒(mei)有(you)電(dian)感(gan)或(huo)變(bian)壓(ya)器(qi)設(she)計(ji)經(jing)驗(yan)的(de)電(dian)路(lu)設(she)計(ji)者(zhe)傾(qing)向(xiang)於(yu)選(xuan)擇(ze)商(shang)品(pin)化(hua)的(de)變(bian)壓(ya)器(qi)和(he)電(dian)感(gan)。盡(jin)管(guan)如(ru)此(ci)，了(le)解(jie)一(yi)點(dian)磁(ci)性(xing)材(cai)料(liao)方(fang)麵(mian)的(de)知(zhi)識(shi)將(jiang)有(you)助(zhu)於(yu)設(she)計(ji)者(zhe)針(zhen)對(dui)具(ju)體(ti)應(ying)用(yong)做(zuo)出(chu)最(zui)適(shi)當(dang)的(de)選(xuan)擇(ze)。

 

降(jiang)低(di)電(dian)感(gan)散(san)射(she)的(de)關(guan)鍵(jian)是(shi)選(xuan)用(yong)高(gao)磁(ci)導(dao)率(lv)的(de)材(cai)料(liao)
，以(yi)便(bian)使(shi)磁(ci)場(chang)局(ju)限(xian)於(yu)磁(ci)芯(xin)中(zhong)而(er)不(bu)向(xiang)周(zhou)圍(wei)空(kong)間(jian)散(san)射(she)。在(zai)高(gao)磁(ci)導(dao)率(lv)介(jie)質(zhi)中(zhong)，磁(ci)場(chang)密(mi)度(du)幾(ji)乎(hu)隨(sui)著(zhe)磁(ci)導(dao)率(lv)正(zheng)比(bi)增(zeng)加(jia)。這(zhe)很(hen)象(xiang)是(shi)並(bing)聯(lian)的(de)電(dian)導(dao)：當一個1S的電導(即1Ω電阻)和一個1mS的電導(1kΩ電阻)並聯時，其中的電流將是1mS電導中電流的1000倍。一個1000µ、1in²的磁芯相比於一個1µ、1in²的磁芯，其中的磁場密度之比例為1000:1。高磁導率介質不能儲存很多能量
，所以，為了縮小電感尺寸
，常常采用帶有氣隙的高磁導率磁芯。

 

為方便理解
，參見圖9。參量B (X軸)正比於V×t/N
，其中N為線圈匝數。參量H (Y軸)正比於N×i。這樣，曲線的斜率(正比於µ)也就正比於電感(L = V/[di/dt])。為這個鐵氧體磁芯(或其他類型的高磁導率磁芯)增(zeng)加(jia)氣(qi)隙(xi)將(jiang)使(shi)斜(xie)率(lv)降(jiang)低(di)，同(tong)時(shi)降(jiang)低(di)了(le)等(deng)效(xiao)磁(ci)導(dao)率(lv)和(he)相(xiang)關(guan)的(de)電(dian)感(gan)。電(dian)感(gan)因(yin)斜(xie)率(lv)的(de)變(bian)化(hua)而(er)降(jiang)低(di)，而(er)最(zui)大(da)電(dian)流(liu)因(yin)斜(xie)率(lv)的(de)變(bian)化(hua)而(er)增(zeng)加(jia)，同(tong)時(shi)飽(bao)和(he)磁(ci)感(gan)應(ying)強(qiang)度(du)B保持不變。所以，儲存於電感的最大能量(½LI²)增加了。這種增加也可以通過給電感施加一個電壓
，然後觀察達到飽和Bsat所需的時間來得到印證。儲存於磁芯的能量是(V×i)dt的積分。因為對於帶有氣隙的磁芯，同樣的電壓和時間下總是具有更高的電流


，所以相應的儲能也更高。

 

圖9. 鐵氧體磁芯增加氣隙後迫使磁通透出磁芯，使電感或變壓器儲能於器件周圍的磁場中。

 

然(ran)而(er)，采(cai)用(yong)帶(dai)氣(qi)隙(xi)的(de)磁(ci)芯(xin)會(hui)增(zeng)加(jia)電(dian)感(gan)周(zhou)圍(wei)空(kong)間(jian)中(zhong)的(de)磁(ci)輻(fu)射(she)。以(yi)軸(zhou)狀(zhuang)磁(ci)芯(xin)為(wei)例(li)，因(yin)為(wei)具(ju)有(you)很(hen)大(da)的(de)氣(qi)隙(xi)，它(ta)在(zai)工(gong)作(zuo)時(shi)具(ju)有(you)很(hen)強(qiang)的(de)磁(ci)輻(fu)射(she)，正(zheng)是(shi)由(you)於(yu)這(zhe)個(ge)原(yuan)因(yin)，在(zai)很(hen)多(duo)對(dui)噪(zao)聲(sheng)敏(min)感(gan)的(de)應(ying)用(yong)中(zhong)不(bu)被(bei)采(cai)用(yong)。軸(zhou)狀(zhuang)磁(ci)芯(xin)(線軸狀的鐵氧體)是(shi)一(yi)種(zhong)最(zui)為(wei)簡(jian)單(dan)和(he)最(zui)為(wei)廉(lian)價(jia)的(de)帶(dai)氣(qi)隙(xi)的(de)鐵(tie)氧(yang)體(ti)磁(ci)芯(xin)。將(jiang)線(xian)圈(quan)繞(rao)於(yu)中(zhong)軸(zhou)上(shang)麵(mian)便(bian)構(gou)成(cheng)一(yi)隻(zhi)電(dian)感(gan)。由(you)於(yu)線(xian)圈(quan)直(zhi)接(jie)繞(rao)在(zai)磁(ci)芯(xin)上(shang)，除(chu)了(le)線(xian)圈(quan)的(de)引(yin)出(chu)外(wai)不(bu)再(zai)需(xu)要(yao)其(qi)它(ta)處(chu)理(li)，因(yin)此(ci)成(cheng)本(ben)很(hen)低(di)。很(hen)多(duo)情(qing)況(kuang)下(xia)，導(dao)線(xian)是(shi)通(tong)過(guo)磁(ci)芯(xin)底(di)部(bu)的(de)一(yi)塊(kuai)金(jin)屬(shu)化(hua)區(qu)引(yin)出(chu)的(de)，使(shi)電(dian)感(gan)可(ke)以(yi)進(jin)行(xing)表(biao)麵(mian)安(an)裝(zhuang)。其(qi)它(ta)一(yi)些(xie)表(biao)麵(mian)安(an)裝(zhuang)電(dian)感(gan)則(ze)是(shi)被(bei)固(gu)定(ding)在(zai)一(yi)個(ge)陶(tao)瓷(ci)或(huo)塑(su)料(liao)頂(ding)蓋(gai)上(shang)，線(xian)圈(quan)通(tong)過(guo)頂(ding)蓋(gai)引(yin)出(chu)。

 

有you些xie製zhi造zao商shang在zai軸zhou狀zhuang磁ci芯xin外wai部bu套tao裝zhuang了le一yi個ge鐵tie氧yang體ti屏ping蔽bi罩zhao來lai降jiang低di輻fu射she。這zhe種zhong辦ban法fa是shi有you效xiao的de，但dan同tong時shi也ye減jian小xiao了le氣qi隙xi，因yin而er也ye就jiu降jiang低di了le磁ci芯xin儲chu能neng。由you於yu鐵tie氧yang體ti自zi身shen儲chu能neng不bu多duo
，通tong常chang在zai磁ci芯xin和he屏ping蔽bi罩zhao之zhi間jian保bao留liu了le一yi個ge小xiao的de氣qi隙xi
，這zhe將jiang使shi這zhe種zhong類lei型xing的de電dian感gan輻fu射she一yi部bu分fen磁ci場chang。不bu過guo，在zai某mou種zhong可ke以yi接jie受shou的de散san射she水shui平ping下xia

，軸zhou狀zhuang磁ci芯xin在zai成cheng本ben和heEMI之間是一個比較好的折衷。

 

其它不同形狀的磁芯也可以根據應用要求增加氣隙(或不加)。例如罐狀磁芯、E-I磁芯和E-E磁芯等都具有一個中心柱或軸(圖10)，keyizaishangmiankaichuyigekongqijianxi。zaicixindezhongxinkaiqixibingyongxianquanjiangqiwanquanbaoweiqilai，youzhuyujianshaoqixixiangwaibukongjiandecifushe。zhezhongdiangantongchanggengguiyixie，yinweixianquanbixuduliyucixinraozhi，cixinhuanraoxianquanzuzhuang。weibianyushejihezuzhuang，keyigoumaizhongzhoushangyuliuqixidecixin。

 

圖10. 不同幾何形狀的磁芯具有不同的儲能能力
、磁輻射和組裝難易程度
，它們均可增加氣隙。

 

或(huo)許(xu)在(zai)降(jiang)低(di)磁(ci)輻(fu)射(she)方(fang)麵(mian)表(biao)現(xian)最(zui)好(hao)的(de)磁(ci)芯(xin)是(shi)具(ju)有(you)分(fen)布(bu)式(shi)氣(qi)隙(xi)的(de)磁(ci)環(huan)。這(zhe)種(zhong)磁(ci)芯(xin)采(cai)用(yong)填(tian)充(chong)材(cai)料(liao)和(he)高(gao)磁(ci)導(dao)率(lv)金(jin)屬(shu)粉(fen)末(mo)混(hun)合(he)後(hou)壓(ya)製(zhi)成(cheng)型(xing)。被(bei)非(fei)磁(ci)性(xing)填(tian)充(chong)物(wu)分(fen)隔(ge)的(de)金(jin)屬(shu)粉(fen)末(mo)顆(ke)粒(li)中(zhong)有(you)小(xiao)的(de)氣(qi)隙(xi)
，能(neng)夠(gou)產(chan)生(sheng)均(jun)勻(yun)分(fen)布(bu)在(zai)整(zheng)個(ge)磁(ci)芯(xin)的(de)總(zong)“氣隙”。線圈環繞磁環繞製，使磁場在線圈中間沿著磁環形成圓環。當線圈繞滿磁環整個圓周時，它就完全包圍住磁場將其屏蔽起來。

 

分fen布bu氣qi隙xi式shi磁ci環huan的de能neng損sun有you時shi會hui比bi開kai有you氣qi隙xi的de鐵tie氧yang體ti磁ci芯xin更geng高gao一yi些xie，這zhe是shi由you於yu組zu成cheng芯xin體ti的de金jin屬shu顆ke粒li中zhong容rong易yi形xing成cheng渦wo流liu，導dao致zhi磁ci芯xin發fa熱re而er使shi電dian源yuan效xiao率lv降jiang低di。由you於yu線xian圈quan必bi須xu穿chuan過guo磁ci環huan中zhong心xin，繞rao製zhi比bi較jiao困kun難nan，所suo以yi這zhe種zhong類lei型xing的de電dian感gan也ye比bi較jiao貴gui。線xian圈quan繞rao製zhi可ke由you機ji器qi完wan成cheng，但dan比bi起qi傳chuan統tong類lei型xing的de繞rao線xian機ji
，這zhe種zhong類lei型xing的de機ji器qi更geng貴gui而er且qie操cao作zuo更geng慢man。

 

有you些xie鐵tie氧yang體ti磁ci環huan具ju有you非fei連lian續xu的de氣qi隙xi。這zhe種zhong磁ci芯xin所suo產chan生sheng的de磁ci輻fu射she高gao於yu上shang述shu分fen布bu氣qi隙xi式shi磁ci芯xin
，但dan典dian型xing的de帶dai氣qi隙xi磁ci環huan具ju有you比bi較jiao低di的de能neng損sun，因yin為wei它ta們men封feng閉bi磁ci場chang的de能neng力li要yao優you於yu其qi它ta類lei型xing的de具ju有you非fei連lian續xu氣qi隙xi的de鐵tie氧yang體ti磁ci芯xin。用yong線xian圈quan包bao圍wei氣qi隙xi可ke以yi降jiang低di磁ci輻fu射she
，而er環huan狀zhuang磁ci芯xin更geng有you助zhu於yu將jiang磁ci場chang封feng閉bi於yu芯xin體ti內nei部bu。

 

 

變(bian)壓(ya)器(qi)具(ju)有(you)許(xu)多(duo)和(he)電(dian)感(gan)共(gong)有(you)的(de)局(ju)限(xian)
，因(yin)為(wei)它(ta)們(men)采(cai)用(yong)同(tong)樣(yang)的(de)磁(ci)芯(xin)繞(rao)製(zhi)而(er)成(cheng)。除(chu)此(ci)之(zhi)外(wai)，變(bian)壓(ya)器(qi)還(hai)有(you)一(yi)些(xie)獨(du)有(you)的(de)特(te)性(xing)。實(shi)際(ji)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)特(te)性(xing)接(jie)近(jin)於(yu)理(li)想(xiang)變(bian)壓(ya)器(qi)—以正比於繞組匝比的電壓比率從初級向次級耦合電壓。

 

在變壓器等效電路中(圖11)，繞組間的分布電容等效為電容CWA和CWB。這些因素帶來的主要問題是隔離電源中的共模散射問題。繞組電容CP和CS很小
，在開關型電源和調節器的工作頻率下通常可以忽略。勵磁電感LMdezuoyonghenzhongyao，yinweiguogaodelicidianliuhuizaochengbianyaqibaohe。hedianganyiyang
，baohezhuangtaixiabianyaqidecifushejianghuizengjia。baohehaihuizaochenggenggaodecixinnengsun，genggaodewensheng(有可能引起熱失控)，以及降低繞組間的耦合度。

 

圖11. 變壓器等效模型中的分布元件使其理想工作特性發生變化

 

漏感是由僅匝鏈一個繞組而未匝鏈其它繞組的磁場產生的。雖然在有些耦合式電感和變壓器(就象前麵討論的共模扼流圈)中有意將這個參數設計得比較大，但對於開關電源來講，漏感LLP和LLSchangchangshizuilingrentoutongdejishengyuanjian。tongshizalianlianggeraozudecitongjianglianggeraozuouheweiyiti。suoyoubianyaqiraozudouhuanraocixin，yincirenhelougandoucunzaiyucixinwaibu，zaikongqizhong，huixiangwaijiechanshengcifushe。

 

漏(lou)感(gan)帶(dai)來(lai)的(de)另(ling)外(wai)一(yi)個(ge)問(wen)題(ti)是(shi)，當(dang)電(dian)流(liu)迅(xun)速(su)變(bian)化(hua)時(shi)會(hui)產(chan)生(sheng)大(da)電(dian)壓(ya)，這(zhe)在(zai)大(da)多(duo)數(shu)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)變(bian)壓(ya)器(qi)中(zhong)有(you)所(suo)表(biao)現(xian)。這(zhe)種(zhong)大(da)電(dian)壓(ya)會(hui)使(shi)開(kai)關(guan)晶(jing)體(ti)管(guan)或(huo)整(zheng)流(liu)器(qi)過(guo)壓(ya)而(er)損(sun)壞(huai)。吸(xi)收(shou)緩(huan)衝(chong)器(qi)(通常是一隻串聯的電阻和電容)常chang被bei用yong來lai耗hao散san這zhe種zhong電dian壓ya尖jian峰feng的de能neng量liang
，而er使shi電dian壓ya得de到dao控kong製zhi。另ling一yi方fang麵mian
，有you些xie開kai關guan器qi件jian被bei設she計ji為wei可ke以yi承cheng受shou一yi定ding的de重zhong複fu性xing雪xue崩beng擊ji穿chuan
，能neng夠gou耗hao散san一yi定ding功gong率lv
，可ke以yi不bu用yong外wai部bu緩huan衝chong器qi。

 

bianyaqilougandecedinghenjiandan，zhixuduanlucijixianquan，ranhouceliangchujidianganjike。zhezhongceliangjieguozhongyebaohanletongguobianyaqiouhedecijilougan，duoshuqingkuangxia，zhegelouganyebixujiayikaolv，yinweitayehuizengjiachujicededianyajianfeng。duiyingdejianfengnengliangkeangongshiE = ½LI²計算，這樣
，漏感造成的功率消耗就是每一尖峰的能量乘以開關頻率：P = ½LI²f。

 

對於變壓器的具體要求和不同的電源拓撲有關。有些拓撲通過變壓器直接耦合能量
，例如半橋、全橋、tuiwanshihuozhengjishizhuanhuanqi
，zhejiuyaoqiufeichanggaodelicidianganyifangzhibaohe。zhexiedianluzhongbianyaqidechujihecijixianquantongshichuanshudianliu，zhijietongguobianyaqiouhenengliang。youyuzhiyouhenshaodenengliangchucunyucixinzhong，bianyaqikeyizuodebijiaoxiao。zhezhongbianyaqitongchangcaiyongmeiyouqixidetieyangtihuoqitagaocidaolvcailiaodecixinraozhiercheng。

 

lingwaiyixiedianyuantuopuzeyaoqiubianyaqicixinchucunyidingdenengliang。fanjishidianluzhongdebianyaqizaikaiguanzhouqideqianbanbufentongguochujixianquanchuneng。zaikaiguanzhouqidehoubanbufen，nengliangbeishifangbingtongguocijixianquankuixiangshuchu。hediangandeqingkuangyiyang
，budaiqixidegaocidaolvcixinbutaishihebianyaqichuneng。xiangfan，cixinbixujuyoubulianxudehuofenbushideqixi。zhehuishiyuanjiandechicunbibudaiqixishideqingkuanggengdayixie，danqueshengquleewaidechunengdiangan，yincigengjiajieshengchengbenhekongjian。

 

 

元件的選擇對於控製EMI至關重要
，但電路板的布局和互連也具有同等重要的影響。尤其是對於高密度、采用多層電路板的開關電源，元件的布局和走線對於電路的正常工作具有重要的影響。功率的切換可以在連接線上產生很大dV/dt和di/dt的de信xin號hao
，它ta可ke以yi耦ou合he到dao其qi它ta連lian線xian上shang造zao成cheng兼jian容rong性xing問wen題ti。不bu過guo
，隻zhi要yao在zai關guan鍵jian回hui路lu的de布bu局ju方fang麵mian多duo加jia注zhu意yi，就jiu可ke避bi免mian兼jian容rong性xing問wen題ti以yi及ji花hua費fei很hen大da代dai價jia去qu對dui電dian路lu板ban進jin行xing修xiu改gai。

 

對(dui)於(yu)一(yi)個(ge)係(xi)統(tong)來(lai)講(jiang)，輻(fu)射(she)型(xing)和(he)傳(chuan)導(dao)型(xing)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)很(hen)容(rong)易(yi)區(qu)分(fen)，但(dan)具(ju)體(ti)到(dao)某(mou)快(kuai)電(dian)路(lu)板(ban)或(huo)某(mou)段(duan)導(dao)線(xian)，問(wen)題(ti)就(jiu)變(bian)得(de)複(fu)雜(za)了(le)。相(xiang)鄰(lin)連(lian)線(xian)之(zhi)間(jian)會(hui)有(you)電(dian)場(chang)的(de)耦(ou)合(he)，同(tong)時(shi)也(ye)會(hui)通(tong)過(guo)分(fen)布(bu)電(dian)容(rong)傳(chuan)導(dao)電(dian)流(liu)。同(tong)樣(yang)地(di)，連(lian)線(xian)之(zhi)間(jian)也(ye)會(hui)象(xiang)變(bian)壓(ya)器(qi)一(yi)樣(yang)通(tong)過(guo)磁(ci)場(chang)發(fa)生(sheng)耦(ou)合(he)。這(zhe)種(zhong)相(xiang)互(hu)作(zuo)用(yong)可(ke)以(yi)利(li)用(yong)集(ji)中(zhong)元(yuan)件(jian)進(jin)行(xing)描(miao)述(shu)，也(ye)可(ke)以(yi)采(cai)用(yong)電(dian)磁(ci)場(chang)理(li)論(lun)進(jin)行(xing)分(fen)析(xi)。具(ju)體(ti)采(cai)用(yong)何(he)種(zhong)方(fang)法(fa)取(qu)決(jue)於(yu)係(xi)統(tong)的(de)精(jing)確(que)度(du)要(yao)求(qiu)。

 

 

兩liang個ge或huo更geng多duo導dao體ti靠kao得de比bi較jiao近jin時shi，它ta們men之zhi間jian就jiu會hui有you容rong性xing耦ou合he，一yi個ge導dao體ti中zhong的de大da幅fu度du電dian壓ya變bian化hua會hui向xiang其qi它ta導dao體ti耦ou合he電dian流liu。如ru果guo導dao體ti是shi低di阻zu抗kang的de，則ze耦ou合he電dian流liu僅jin產chan生sheng很hen小xiao的de電dian壓ya。電dian容rong反fan比bi於yu導dao體ti間jian的de距ju離li而er正zheng比bi於yu導dao體ti的de麵mian積ji，這zhe樣yang，減jian小xiao相xiang鄰lin導dao體ti的de麵mian積ji，並bing增zeng加jia它ta們men之zhi間jian的de距ju離li，將jiang有you利li於yu降jiang低di傳chuan導dao型xing噪zao聲sheng。

 

另外一個減小導體間耦合的辦法是增加一個接地或屏蔽層。導體之間的一條接地線(很多情況下為電源總線或其它類型的低阻抗節點)可以將容性耦合過來的幹擾信號旁路到地，從而起到防止導體間相互幹擾的作用。但應當謹慎行之。如果載有快速dV/dt信(xin)號(hao)的(de)線(xian)條(tiao)被(bei)靠(kao)近(jin)某(mou)接(jie)地(di)層(ceng)放(fang)置(zhi)
，而(er)該(gai)接(jie)地(di)層(ceng)與(yu)大(da)地(di)之(zhi)間(jian)通(tong)過(guo)高(gao)阻(zu)互(hu)連(lian)

，那(na)麼(me)上(shang)述(shu)快(kuai)速(su)變(bian)化(hua)信(xin)號(hao)就(jiu)會(hui)耦(ou)合(he)進(jin)入(ru)接(jie)地(di)層(ceng)。進(jin)而(er)接(jie)地(di)層(ceng)又(you)會(hui)向(xiang)敏(min)感(gan)線(xian)路(lu)耦(ou)合(he)，這(zhe)樣(yang)


，非(fei)但(dan)沒(mei)有(you)改(gai)善(shan)，反(fan)而(er)使(shi)噪(zao)聲(sheng)問(wen)題(ti)更(geng)加(jia)惡(e)化(hua)。如(ru)果(guo)接(jie)地(di)層(ceng)不(bu)用(yong)承(cheng)載(zai)大(da)電(dian)流(liu)
，通(tong)常(chang)趨(qu)向(xiang)於(yu)采(cai)用(yong)細(xi)導(dao)線(xian)將(jiang)其(qi)連(lian)接(jie)到(dao)地(di)。然(ran)而(er)
，細(xi)導(dao)線(xian)具(ju)有(you)比(bi)較(jiao)大(da)的(de)電(dian)感(gan)，這(zhe)會(hui)使(shi)接(jie)地(di)層(ceng)對(dui)於(yu)快(kuai)速(su)變(bian)化(hua)的(de)電(dian)壓(ya)信(xin)號(hao)呈(cheng)現(xian)為(wei)高(gao)阻(zu)。

 

必須保證接地層不向電路的敏感部分耦合噪聲。例如，輸入、輸shu出chu旁pang路lu電dian容rong就jiu經jing常chang通tong過guo接jie地di層ceng傳chuan輸shu電dian流liu，高gao頻pin電dian流liu對dui於yu敏min感gan電dian路lu會hui產chan生sheng不bu可ke忽hu視shi的de影ying響xiang。為wei避bi免mian這zhe種zhong問wen題ti，常chang常chang在zai電dian路lu板ban上shang采cai用yong獨du立li的de層ceng麵mian，分fen別bie用yong於yu電dian源yuan和he信xin號hao的de接jie地di。將jiang不bu同tong層ceng麵mian在zai單dan點dian連lian接jie
，那na麼me，大da功gong率lv接jie地di層ceng上shang的de噪zao聲sheng就jiu不bu會hui注zhu入ru到dao其qi它ta層ceng麵mian上shang去qu。這zhe種zhong做zuo法fa類lei似si於yu所suo有you元yuan件jian在zai單dan點dian接jie地di的de星xing形xing地di(所有線條以“星”形彙聚至接地點)。星形接地的效果等同於采用獨立的功率和信號接地，但在一個比較複雜的
、包含許多接地元件的大型電路中無法實施。

 

如ru果guo已yi知zhi某mou個ge節jie點dian對dui噪zao聲sheng敏min感gan，那na麼me所suo有you連lian接jie到dao該gai節jie點dian的de線xian條tiao和he導dao線xian都dou應ying該gai遠yuan離li那na些xie有you大da幅fu度du電dian壓ya變bian化hua的de節jie點dian走zou線xian。如ru果guo做zuo不bu到dao，需xu要yao增zeng加jia一yi個ge良liang好hao的de接jie地di或huo屏ping蔽bi。良liang好hao的de電dian容rong旁pang路lu也ye可ke以yi降jiang低di這zhe些xie節jie點dian對dui串chuan擾rao的de敏min感gan度du。通tong常chang，一yi個ge連lian接jie於yu節jie點dian和he地di之zhi間jian
，或huo者zhe是shi節jie點dian和he電dian源yuan總zong線xian之zhi間jian的de小xiao電dian容rong，就jiu可ke構gou成cheng一yi個ge適shi當dang的de旁pang路lu。

 

在選擇旁路電容時，要確保其在可能引起問題的頻率範圍有足夠低的阻抗。等效串聯電阻(ESR)和等效串聯電感(ESL)可能會使電容在高頻下的阻抗高於預期
，因此，具有低ESR和ESL的陶瓷電容被普遍用於高頻旁路。陶瓷電介質對於性能的影響也比較大。較高容量的電介質(例如Y5V)會使電容隨著電壓和溫度的改變發生比較大的變化。在最高額定電壓下
，由這種陶瓷製成的電容器的容量會比無偏壓時的容量低15%之多。更好一點的電介質具有稍低的電容量
，對串擾的抑製與偏壓和溫度的相關性更低

，很多情況下可以提供更穩定、更優良的旁路。

 

旁路電容的放置也很講究。為了抑製高頻噪聲，最好使需要旁路的信號線直接通過旁路電容走線。在圖12a中

，與電容串聯的那段線條會增加ESR和ESL，增大了高頻阻抗
，使電容作為高頻旁路的效果大打折扣。更好的布線方式是使線條直接通過電容，這樣，線條的離散ESR和ESL將協助電容產生更好的濾波效果。

 

圖12. 較差的旁路布線(a)使線條電感和電阻附加到電容中。而在較好的布線中(b)，線條的分布參數加強了電容的濾波效果。

 

有(you)些(xie)節(jie)點(dian)不(bu)能(neng)采(cai)用(yong)旁(pang)路(lu)措(cuo)施(shi)，因(yin)為(wei)這(zhe)樣(yang)做(zuo)會(hui)改(gai)變(bian)其(qi)頻(pin)率(lv)特(te)性(xing)。一(yi)個(ge)例(li)子(zi)就(jiu)是(shi)用(yong)於(yu)反(fan)饋(kui)的(de)電(dian)阻(zu)分(fen)壓(ya)器(qi)。大(da)多(duo)數(shu)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)中(zhong)，電(dian)阻(zu)反(fan)饋(kui)分(fen)壓(ya)器(qi)將(jiang)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)分(fen)壓(ya)至(zhi)誤(wu)差(cha)放(fang)大(da)器(qi)可(ke)以(yi)接(jie)受(shou)的(de)電(dian)平(ping)。加(jia)到(dao)這(zhe)個(ge)反(fan)饋(kui)節(jie)點(dian)的(de)大(da)容(rong)量(liang)旁(pang)路(lu)電(dian)容(rong)和(he)節(jie)點(dian)上(shang)的(de)電(dian)阻(zu)構(gou)成(cheng)了(le)一(yi)個(ge)極(ji)點(dian)。因(yin)為(wei)分(fen)壓(ya)器(qi)是(shi)控(kong)製(zhi)環(huan)的(de)一(yi)部(bu)分(fen)，這(zhe)個(ge)極(ji)點(dian)就(jiu)成(cheng)為(wei)環(huan)路(lu)特(te)性(xing)的(de)一(yi)部(bu)分(fen)。如(ru)果(guo)極(ji)點(dian)頻(pin)率(lv)不(bu)超(chao)過(guo)轉(zhuan)折(zhe)頻(pin)率(lv)的(de)一(yi)個(ge)十(shi)倍(bei)頻(pin)程(cheng)，它(ta)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)相(xiang)位(wei)或(huo)增(zeng)益(yi)效(xiao)應(ying)將(jiang)給(gei)環(huan)路(lu)穩(wen)定(ding)性(xing)帶(dai)來(lai)不(bu)利(li)影(ying)響(xiang)。

 

 

開kai關guan電dian源yuan中zhong經jing常chang要yao快kuai速su切qie換huan電dian流liu。這zhe些xie電dian流liu通tong路lu上shang的de分fen布bu電dian感gan就jiu會hui產chan生sheng較jiao大da的de噪zao聲sheng電dian壓ya
，它ta們men會hui耦ou合he到dao敏min感gan電dian路lu中zhong或huo給gei元yuan件jian造zao成cheng電dian壓ya應ying力li。承cheng載zai直zhi流liu電dian流liu的de導dao線xian很hen少shao有you問wen題ti
，因yin為wei直zhi流liu不bu會hui產chan生sheng電dian壓ya尖jian刺ci，或huo向xiang其qi它ta導dao線xian耦ou合he交jiao流liu幹gan擾rao。舉ju例li來lai講jiang

，一yi條tiao與yu電dian感gan串chuan聯lian的de導dao線xian一yi般ban不bu會hui有you問wen題ti
，因yin為wei分fen布bu電dian感gan要yao比bi電dian感gan的de數shu值zhi小xiao得de多duo。大da值zhi串chuan聯lian電dian感gan會hui阻zu止zhi不bu連lian續xu電dian流liu通tong過guo。

 

如ru果guo一yi個ge電dian路lu產chan生sheng了le不bu連lian續xu電dian流liu，就jiu要yao設she法fa防fang止zhi其qi通tong過guo大da的de環huan路lu。電dian流liu環huan越yue大da其qi電dian感gan量liang越yue大da，隨sui之zhi而er產chan生sheng的de磁ci場chang輻fu射she也ye就jiu越yue大da。這zhe個ge原yuan則ze同tong樣yang適shi用yong於yu元yuan件jian的de布bu局ju，因yin為wei電dian流liu經jing常chang是shi在zai有you源yuan器qi件jian之zhi間jian進jin行xing切qie換huan的de，例li如ru晶jing體ti管guan和he二er極ji管guan。

 

考慮圖1所示的降壓型轉換器。當高端MOSFET開關(N1)打開時，電流通過輸入、N1、電感流向負載。N1關斷後，二極管(D)接續電流直到同步整流器(N2)打開。接著由N2傳(chuan)導(dao)電(dian)流(liu)直(zhi)到(dao)它(ta)被(bei)關(guan)斷(duan)，然(ran)後(hou)，由(you)二(er)極(ji)管(guan)接(jie)續(xu)電(dian)流(liu)，一(yi)直(zhi)到(dao)下(xia)一(yi)個(ge)開(kai)關(guan)周(zhou)期(qi)啟(qi)動(dong)。注(zhu)意(yi)到(dao)流(liu)過(guo)電(dian)感(gan)和(he)輸(shu)出(chu)電(dian)容(rong)的(de)電(dian)流(liu)是(shi)連(lian)續(xu)的(de)
，因(yin)此(ci)不(bu)會(hui)是(shi)噪(zao)聲(sheng)的(de)主(zhu)要(yao)來(lai)源(yuan)。如(ru)果(guo)N1、N2和Dbicilikaiyidingjulifangzhi，namezaitamenzhijianxunsuqiehuandedianliuyidinghuizaizhouweihuanjingzhongyinfakuaisubianhuadediancichang。yinweiganyingdianyazhengbiyucichangdebianhuasulv(dΨ/dt)，迅速波動的磁場就會產生大幅度的電壓尖峰。

 

需要注意
，高頻電流將由輸入端電源和輸出端負載來承載。它應該由輸入和輸出電容旁路掉

；否則的話
，它們就會通過輸入或輸出連接線(或兩者同時)，參(can)見(jian)傳(chuan)導(dao)噪(zao)聲(sheng)部(bu)分(fen)。輸(shu)入(ru)和(he)輸(shu)出(chu)旁(pang)路(lu)電(dian)容(rong)的(de)阻(zu)抗(kang)很(hen)重(zhong)要(yao)。它(ta)們(men)應(ying)該(gai)有(you)足(zu)夠(gou)大(da)的(de)容(rong)量(liang)以(yi)保(bao)持(chi)比(bi)較(jiao)低(di)的(de)輸(shu)入(ru)和(he)輸(shu)出(chu)阻(zu)抗(kang)，但(dan)比(bi)起(qi)容(rong)量(liang)較(jiao)小(xiao)的(de)陶(tao)瓷(ci)電(dian)容(rong)，較(jiao)大(da)容(rong)量(liang)的(de)電(dian)容(rong)(例如鉭或鋁電解)具有更高的ESR和ESL。所以

，必須確保電容在所關心的頻率下具有足夠低的阻抗。

 

yizhongxuanzeshijiangtaocidianronghedianjiehuotandianrongxiangbinglian，yinweitaocidianrongzaigaopinxiajuyoujiaodidezukang。buguo
，duoshuqingkuangxia

，zhezhongfangshiburujiangduogedianjiehuotandianrongbinglian，yijiangdiESR和ESL，或者並聯多個陶瓷電容以增加總電容量。

 

本文來源於Maxim。