利用擴頻轉(zhuǎn)換技術(shù)改善開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器中的EMI
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本文引用地址：http://cafeforensic.com/article/176003.htm
應(yīng)用擴頻轉(zhuǎn)換技術(shù)降低EMI
解決EMI問題的另一方法雖然不會增加系統(tǒng)整體的能量，但會在EMI頻譜峰值時不可避免的產(chǎn)生過多能量。一般來說，電源不能通過EMI測試不是因為它們產(chǎn)生出過量的干擾能量，而是這些能量過于集中在某幾個頻率或超出了狹窄的頻帶。擴頻轉(zhuǎn)換技術(shù)就是據(jù)此來改善EMI的性能，現(xiàn)今這項技術(shù)已被廣泛應(yīng)用到通信系統(tǒng)和消費設(shè)備上。這個方法能夠?qū)⒓性谏贁?shù)頻率點或頻帶上的能量再重新分布到較寬闊的頻帶上，這樣便可降低在所有頻率下的電流和電壓的平均峰值，并同時保持波形的整體能量水平。
基本上，使用在電源轉(zhuǎn)換器的擴頻轉(zhuǎn)換技術(shù)會周期性地改變或抖動開關(guān)頻率。這種改變使得頻譜內(nèi)原本處于開關(guān)頻率和其諧波的一連串大尖峰變換成一個比較平滑和持續(xù)性更強的頻譜，其中峰值較低且排列得較密，出現(xiàn)的頻率數(shù)量較多。采用不同的實現(xiàn)方法，峰值可以比原先開關(guān)頻率時的減少20dB，其中最大和最麻煩的尖峰通常都可被處理掉。
在實際應(yīng)用中，通常所采用的頻率變化都不會超出10%，足以展示出擴頻轉(zhuǎn)換的優(yōu)點。這種變化限制有一個莫大的好處，便是容許轉(zhuǎn)換器設(shè)計與在抖動范圍內(nèi)固定頻率下開關(guān)的轉(zhuǎn)換器一模一樣。轉(zhuǎn)換器的功率組件維持不變，因此開關(guān)損耗和效率都是一樣的。由于每一個頻率組件的值相較以前的都顯著降低了，因此可使用相同的，甚至更簡單更便宜的濾波器。
擴頻轉(zhuǎn)換是一種可改善EMI性能的低成本方法，原因是無需在電路上加入任何的電源組件，而且不需增大其尺寸或等級。這項技術(shù)可以作為電源管理電路的固有特色，其實現(xiàn)的代價也很低。目前，市面上主要的電路供應(yīng)商已開始在他們的產(chǎn)品中采用擴頻技術(shù)(參考文獻1)。
擴頻技術(shù)的實現(xiàn)
電源中最常用的兩種擴頻實現(xiàn)方法是隨機載頻(RCF)和頻率調(diào)制。
固定頻率轉(zhuǎn)換和抖動轉(zhuǎn)換的頻譜的頻譜
另一種抖動技術(shù)——“頻率調(diào)制”是商用電源管理集成電路中所常采用的擴頻實現(xiàn)技術(shù)，例如美國國家半導(dǎo)體的LM3370（參考文獻2）。采用這個方法，固定開關(guān)頻率(典型值同樣是介乎100kHz~1MHz范圍內(nèi))會在1KHz~2KHz的范圍內(nèi)于頻率fm下被調(diào)制，產(chǎn)生出一個寬帶頻率調(diào)制波形，其頻譜會在基本開關(guān)頻率的周圍出現(xiàn)較低和較高的邊帶，而帶寬為2ΔF = (ΔF+fc)-(ΔF-fc)。換句話說，在原本固定開關(guān)頻率下的原本高幅度頻譜會被群集在調(diào)制前譜線周圍的較低幅度邊帶所取代。FM技術(shù)的頻譜可以設(shè)計成與RCF方案類似，而且亦可由圖3來表示。然而，頻譜組合和邊帶的波形精度會取決于調(diào)制頻率的變化過程。正如圖4所示，fm的最佳調(diào)制模式會使得固定幅度的邊帶波形呈現(xiàn)鋸齒狀?，F(xiàn)在，轉(zhuǎn)換器可以較容易地通過EMI測試。與RCF的情況類似，在每一個諧波頻率處的邊帶寬度會與諧波數(shù)n成正比，而相鄰諧波的邊帶會逐漸重疊，使頻譜變得比較平滑，同時提高噪聲地，而帶有的峰值比起原本固定頻率諧波的低很多。結(jié)果，開關(guān)能量在頻率范圍內(nèi)的分布將更加平均，使電源更容易符合EMI的規(guī)格。
總之，由于效率高且成本經(jīng)濟，擴頻轉(zhuǎn)換抑制EMI的技術(shù)將會更廣泛的應(yīng)用到開關(guān)電源中。
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