中心議題：

• 脈寬調製式與準諧振零電流開關的工作比較

解決方案：

• 采用正向開關拓樸
• 利用調節脈衝的寬度來提供輸出電壓及足夠的電流
• 選擇一個合適的拓撲架構

所有的電子設備都是以直流電供電的，通常是經過AC整流。再由DC-DC轉換器轉壓，轉到負載所需的電壓。目前，大部份的DC-DC轉zhuan換huan器qi己ji普pu遍bian以yi高gao頻pin率lv的de開kai關guan技ji術shu為wei基ji礎chu，有you效xiao的de高gao頻pin率lv開kai關guan一yi直zhi被bei視shi為wei模mo塊kuai功gong率lv密mi度du大da小xiao，性xing能neng表biao現xian優you劣lie的de關guan鍵jian。開kai關guan頻pin率lv愈yu高gao，所suo用yong的de磁ci性xing元yuan件jian和he電dian容rong愈yu小xiao，反fan應ying時shi間jian更geng快kuai，噪zao聲sheng更geng低di
，所suo需xu濾lv波bo器qi較jiao細xi小xiao。
　　
但是所有的DC-DC轉換器還是會產生電磁幹擾(EMI)或huo者zhe噪zao聲sheng的de，而er所suo產chan生sheng的de噪zao聲sheng水shui平ping，不bu論lun是shi共gong模mo的de，差cha模mo的de或huo者zhe是shi輻fu射she噪zao聲sheng
，會hui因yin為wei不bu同tong的de生sheng產chan廠chang
，或huo者zhe是shi采cai用yong不bu同tong的de轉zhuan換huan技ji術shu而er產chan生sheng很hen大da的de差cha異yi，這zhe些xie差cha別bie的de根gen源yuan在zai於yu這zhe些xie噪zao聲sheng是shi如ru何he產chan生sheng的de。
　　
雖然沒有一種功率轉換拓樸結構是完美的
，但有些拓樸結構是特別配合某些應用要求的。市麵上有上百種的DC-DC轉換器，各有不同的設計和拓撲結構，大體可以歸為兩大類：脈寬調製式(PWM)和準諧振零電流開關(ZCS)兩種。
　　
要完全了解數量這麼多的拓樸結構是非常艱巨的任務，本文隻著重分析兩種主流拓樸結構的噪聲表現。具體比較固定頻率DC-DC轉換器(PWM)和變頻準諧振DC-DC轉換器(零電流ZCS)的表現。
　　
脈寬調製式與準諧振零電流開關的比較
　　
脈寬調製式(PWM)模塊的功率密度是有局限的，因為它需要在工作效率和開關頻率間作取舍。問題的核心在於“開關損耗”。開kai關guan元yuan件jian在zai瞬shun時shi導dao通tong和he關guan斷duan時shi
，使shi電dian感gan電dian流liu產chan生sheng不bu連lian續xu性xing的de狀zhuang態tai，因yin而er產chan生sheng熱re量liang。由you開kai關guan損sun耗hao引yin發fa的de功gong耗hao，會hui直zhi接jie隨sui著zhe脈mai寬kuan調tiao製zhi式shi模mo塊kuai的de開kai關guan頻pin率lv增zeng高gao而er增zeng大da，直zhi至zhi它ta變bian為wei一yi個ge顯xian著zhe的de耗hao損sun成cheng因yin
，達da到dao了le那na一yi點dian，效xiao率lv會hui迅xun速su減jian低di，開kai關guan元yuan件jian所suo承cheng受shou的de熱re及ji電dian能neng應ying力li變bian得de無wu法fa處chu理li。這zhe種zhong非fei零ling電dian流liu開kai關guan模mo塊kuai具ju有you開kai關guan損sun耗hao的de屬shu性xing，變bian為wei開kai關guan頻pin率lv障zhang礙ai，限xian製zhi了le它ta提ti升sheng功gong率lv密mi度du的de能neng力li。
　　
準諧振的零電流開關轉換器采用正向開關拓樸，隻在電流經過零的時侯才開關
，克服了開關頻率障礙。每個開關周期傳送等量的“能量包”到模塊的輸出端。每個“開”與“關”都在零電流的瞬間進行
，形成一種近於沒有功耗的開關。零電流開關轉換器的工作頻率可超出1MHz。它避免了傳統拓樸結構那不連續性電流的特性；實現“無功耗”的把能量由輸入傳輸至輸出，大大減低傳導和輻射噪聲。
　　
由PWM和ZCS轉換器衍生出來的噪聲是有很大分別的。圖1比較PWM和ZCS轉換器的傳導噪聲
，很明顯的，ZCS轉zhuan換huan器qi的de波bo形xing是shi一yi個ge正zheng弦xian波bo而er不bu是shi方fang波bo。此ci外wai，由you於yu電dian流liu的de波bo形xing沒mei有you幾ji乎hu垂chui直zhi上shang升sheng和he下xia降jiang的de尖jian削xue部bu份fen，而er且qie諧xie波bo含han量liang較jiao低di
，減jian少shao寄ji生sheng元yuan件jian的de應ying力li，因yin而er噪zao聲sheng更geng低di。相xiang反fan，PWM的輸入電壓是以固定頻率開關(一般是數百kHz)，做成一連串的脈衝，利用調節脈衝的寬度來為負載提供正確的輸出電壓及足夠的電流。滿載時
，電流的波形好像是一個方波(圖2)。


圖1–帶共模扼流圈的零電流開關轉換器(圖左)和帶濾波器的脈寬調製轉換器(圖右)的傳導輸入噪聲頻譜。

圖2-零電流開關和脈寬調製式架構的電流波形
　　
很多電源工程師都以為，濾掉固定頻率轉換器所產生的噪聲比濾掉變頻轉換器的來得容易，事實剛好相反1。這隻是“固定頻率”這名詞帶來的錯覺。基本上是個“誤稱”。因為兩個架構都同時擁有大體固定頻率的元素，和因應操作點而改變的不固定頻率元素。
　　
轉換器規格:48V輸入

，5V輸出，30A。　　
　　
圖2比較電流流到主開關的波型圖。準諧振轉換器的頻寬或導通時間T1是固定的，而開關頻率T2是可變的。相反，PWM轉換器的開關周期是固定的，而頻寬是可變的。圖3顯示這兩個拓撲產生的噪聲圖譜。


圖3–PWM(上圖）和零電流開關（下圖）的電流波形和頻譜。注：波形並不按比例繪製。
　　
然(ran)而(er)，在(zai)變(bian)頻(pin)的(de)設(she)計(ji)
，因(yin)為(wei)它(ta)基(ji)本(ben)上(shang)是(shi)一(yi)個(ge)半(ban)波(bo)整(zheng)流(liu)的(de)正(zheng)弦(xian)波(bo)
，沒(mei)有(you)涉(she)及(ji)電(dian)流(liu)波(bo)型(xing)的(de)上(shang)升(sheng)及(ji)下(xia)降(jiang)陡(dou)邊(bian)的(de)高(gao)頻(pin)份(fen)量(liang)。因(yin)此(ci)，變(bian)頻(pin)轉(zhuan)換(huan)器(qi)的(de)波(bo)型(xing)頻(pin)譜(pu)幅(fu)度(du)較(jiao)低(di)，帶(dai)寬(kuan)也(ye)較(jiao)窄(zhai)。
　　
在PWM變換器，大部分能量是在固定頻率及其奇數倍數﹝諧波﹞上的。一個100kHz的PWM變換器，它的傳導噪聲主要在100kHz

，有一些在300和500kHz。因為它是方波，在10–30MHz間有明顯的諧波，也就是高的di/dt激發了轉換器內的寄生元件。需預備足夠的輸入濾波器來濾掉滿載時的100kHz噪聲。這些轉換器的波形
，頻譜噪聲水平較高，諧波分布範圍較廣。
　　
顯然，如要盡量減少DC-DC轉zhuan換huan器qi的de噪zao聲sheng，第di一yi個ge步bu驟zhou應ying是shi選xuan擇ze一yi個ge合he適shi的de拓tuo撲pu架jia構gou，如ru固gu有you共gong模mo噪zao聲sheng較jiao低di的de零ling電dian流liu開kai關guan。此ci外wai
，在zai噪zao聲sheng敏min感gan的de應ying用yong，應ying避bi免mian使shi用yong具ju以yi下xia特te性xing的de轉zhuan換huan器qi。如ru把ba控kong製zhi器qi件jian安an裝zhuang在zai銅tong板ban
，這zhe樣yang會hui使shi把ba初chu級ji控kong製zhi元yuan件jian和he次ci級ji控kong製zhi元yuan件jian間jian，透tou過guo銅tong板ban產chan生sheng寄ji生sheng電dian容rong，因yin而er形xing成cheng更geng高gao幅fu度du的de共gong模mo噪zao聲sheng。