Buck变换器的EMC分析
来源： 作者： 发布时间：2015-02-27 06:02:13 浏览量：系统中最易受干扰的是电流采样电阻，而采样电流的精度将直接影响电路的输出指标。采样电流的波形如图3所示。由于采样电阻受到开关管导通和关断的干扰，所以，需要对采样电阻上的信号进行滤波，此电路中利用的RC二阶无源滤波，电路如下图4所示。
图3 采样电流波形
图4 二阶RC无源滤波电路
2.2 接地
一个系统的接地主要有安全地、信号地、机壳地和屏蔽地。这里只讨论本系统的公共地的连接方法。
1)接地系统须具有很低的公共阻抗，使系统中各路电流，通过该公共阻抗产生的直接传导噪声电压最小。
2）在高频电流的场合，保证“信号地”对“大地”有较低的共模电压，使通过“信号地”产生的辐射噪音最低。
3）保证地线与信号线构成的电流回路具有最小的面积，避免由地线构成“地回路”，使外界干扰磁场穿过该回路产生的差模干扰电压最小，同时，也避免由地电位差通过地回路引起过大的地电流，造成传导干扰。
本系统中采用混合接地和浮空接地方式。主功率采用浮地方式，以便减小公共阻抗和大电流的通过。控制系统内部先串联接地，然后再单点与主功率地连接。驱动电路则采用光耦隔离技术来驱动开关管的导通和关断。
2.3 缓冲
在采用了以上措施后，发现MOSFET的开关过程中毛刺仍然较高，这是由于电路中流过的电流比较大，很小的寄生电感也能引起很大的毛刺。
缓冲电路的目的是对开关管产生的瞬态噪声进行抑制。采用的是在开关管两端并上R—C—D网络进行抑制，它可以减缓开关管的漏极和源极之间的电压上升率，如图5所示。
图5 R—C—D吸收电路
通过给开关管加缓冲电路后，可以得到比较理想的开关波形，如图6所示。
图6 开关管vDS波形
在关断过程中由于功率二极管会有反向恢复，这是一个重要的骚扰源。
RC缓冲电路是解决功率二极管反向恢复问题的常用方法。在高频下工作的功率二极管，要考虑寄生参数。图7(a)为电路模型，其中D0为理想二极管，Lp为引线电感，Cp为结电容，Rp为并联电阻（高阻值），Rs为引线电阻。如图7(b)所示，将电容C和电阻R串联后并联到功率二极管D上。二极管反向关断时，寄生电感中的能量对寄生电容充电，同时还通过缓冲电阻R对缓冲电容C充电。在同样能量的情况下，缓冲电容越大，其上的电压就越小；当二极管正向导通时，C通过R放电，能量绝大部分在R上消耗。
（a）等效模型 （b）RC缓冲电路
图7 功率二极管等效模型及RC缓冲电路
通过在功率二极管上并R—C缓冲电路后，可以得到比较理想的开通和反向关断波形，如图8所示。
图8 功率二极管上的波形
2.4 PCB布板
印刷电路板上元器件的放置和布线设计对开关电源EMC性能有极大的影响，在高频开关电源中，由于印刷板上既有低电平的小信号控制线，又有高压大电流电源线，同时还有一些高频功率开关、磁插件电感性插件电感元件。如何在印刷板有限的空间内合理地安排元器件位置，以及合理地布线将直接影响到电路中各元器件自身的抗干扰性和电路工作的可靠性。
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