DC/DC 開關(guān)式電源變換器的 設(shè)計師要面對的挑戰(zhàn)之一是,控制正常運行時的 EMI(電磁干擾)輻射。如果輻射太強(qiáng),它們會通過電源線傳播,或輻射到系統(tǒng)中的其他裝置上,損害系統(tǒng)的性能。輻射的峰值一般出現(xiàn)在變換器的基礎(chǔ)開關(guān)頻率處,各個高次諧波上的輻射強(qiáng)度則逐步降低,大部分輻射能量只限于基波和較低次諧波。通過對電源變換器工作頻率的調(diào)整與抖動,可將 EMI 擴(kuò)散到更寬的頻率上,從而降低峰值輻射。
大多數(shù)現(xiàn)代PWM控制器都使用外接電阻器來設(shè)定工作頻率,一般減少電阻值就可提高頻率。例如,LM5020的內(nèi)部振蕩器在其編程腳(RT)提供一個經(jīng)穩(wěn)壓的 2V,將一只編程電阻器接至RT腳即可設(shè)定RT流出的電流。振蕩器還為內(nèi)部定時電容器提供一個成比例的電流(參考文獻(xiàn))。定時電容器電壓的上升周期就決定了振蕩器的頻率。
圖1中的外接抖動電路包括一個采用獨立比較器的簡單振蕩器,工作頻率約為 800 Hz左右。比較器IC2的輸出態(tài)在上電時為高電平。R1、R2和R3設(shè)定比較器的正輸入,其初始設(shè)定值為2.9V。電容器C3上的電壓向正閾值爬升。
當(dāng)比較器負(fù)輸入端的電壓達(dá)到正閾值電壓時,比較器輸出切換為低電平,從而將比較器正輸入端的閾值電壓降至2.1V。于是,電容器C3上的電壓向新閾值斜降,當(dāng)?shù)竭_(dá)較低的閾值電壓時,這個周期重復(fù)。C3上的電壓大致是一個最低值為2.1V、最高值為2.9V的三角波。
為了對 LM5020 控制器 PWM 振蕩器的基頻作抖動,用 IC2 產(chǎn)生的三角波調(diào)制控制器RT腳的電流。電阻器R5設(shè)定調(diào)制抖動的百分比。R5的右端固定為RT腳經(jīng)穩(wěn)壓的2V電壓, 通過電容器C2從IC2耦合來的低頻三角波驅(qū)動R5的左端。對于64.9 kΩ的 R5,通過電阻器R5 的峰峰電流約為12mA。在沒有連接抖動電路時,RT流出的穩(wěn)態(tài)電流約為121mA,因此12mA p-p的抖動電流相當(dāng)于10%的總調(diào)制。
用LM5020控制的PWM回掃DC/DC變換器IC1評估抖動電路的效果。該電路的基礎(chǔ)工作頻率為250kHz,由控制器的RT電阻器設(shè)定。圖2中的紅線表示在抖動電路不工作的情況下,電路正輸入電源線上傳導(dǎo)的輻射。峰值輻射被窄窄地限制在250 kHz基振頻率附近,基頻處測得的振幅為-24dB。
圖2中的藍(lán)色跡線表示將抖動電路連接到控制器的RT輸入端后產(chǎn)生的結(jié)果。基頻附近的傳導(dǎo)輻射被擴(kuò)散,最大振幅減少了-34 dB,達(dá)到+10dB。