發布日期：2022-10-09 點擊率：55
1. 前言
現在就以DC/DC 轉換器為例，DC/DC 轉換器的輸入電容器使用的是 MLCC。此時， 雖然 MLCC 有較低的 ESR，輸入紋波電壓還是達到了 68mV。由于 該紋波電壓的影響，產生了差模噪聲，在 DC/DC 轉換器的輸入 端產生了傳導噪聲。
DC/DC轉換器的系統一定會有噪聲，雖然沒有一個專門的標準限制，但是整體上必須符合EMC的規定。板載DC/DC制造商在產品中至少包含一個并聯輸入電容，因此噪聲通常都在可以接受的范圍之內。在應用中如果需要更低標準的干擾電平，制造商通常會建議在外部添加一個L-C濾波器以降低DM噪聲。
2. 減小傳導噪聲
為了通過電磁兼容性（EMC）測試，減小 DC/DC 轉換器的傳導噪 聲，需要使用輸入濾波器。圖 3 是具有上述輸入濾波器的 DC/DC 轉換器的傳導噪聲被抑制的結果。
圖 3：使用輸入濾波器時 DC/DC 轉換器的傳導噪聲 工作條件和上述一樣，沒有使用擴頻功能，DC/DC 轉換器工作在 恒定 PWM 模式。 平均噪聲（AV）和峰值噪聲（PK）的噪聲水平，在全頻段內都有 所降低，在允許限值范圍以內。 輸入濾波器的主要目的，是抑制從前段電源傳導過來的噪聲和 浪涌，以及減少開關頻率及其高次諧波頻率所產生的干擾信號， 防止對與該電源相連接的其他器件產生不良影響。 一般來說，會使用如圖 4 所示的π型輸入濾波器，對輸入電流 進行濾波。這樣可以減小 AC 電壓紋波的振幅，將傳導噪聲抑制 到可接受的較低的水平。
3. 輸入濾波器的設計
輸入濾波器設計的第一步，是將用于減小 AC 振幅的電容器連接 到 DC/DC 轉換器 IC 的輸入端。此電容器的作用是高通濾波器旁 路電容。后續稱該電容為 CF1。 此時，該輸入電容器可以選擇使用 MLCC。 MLCC 的 ESR 非常小 可以忽略，因此高頻電壓可以通過低阻抗接地而很快被短路泄 放掉。 AC 紋波的頻率相同。旁路濾波電容的容值，需要選擇為 使得電容器自身諧振頻率和 DC/DC 轉換器 IC 的開關頻率相近。
該濾波器可減少由變壓器傳輸功率時引起的脈沖輸出紋波。輸出電容需要吸收每個開關周期產生的脈沖電流。在功率傳輸周期的間隙時間，輸出電容必須給負載提供能量。輸出電容上的電壓隨著每個開關周期上升和下降，因而具有鋸齒波形狀的圖表特征。
MLCC 的阻抗特性是在自身諧振頻率（SRF）處，ESR 為最小。為 了將 AC 噪聲通過低阻抗接地，需要選擇低 ESR 的 MLCC。 當使用開關頻率工作在 2.2MHz 的 BD9Pxx5xx 等 DC/DC 轉換器 IC 時，如圖 所示，推薦使用 EIA0805 封裝大小的 4.7 μF MLCC
作為旁路濾波電容。
之后，再配置濾波電感（后續稱作 LF）和濾波電容 CF2，就可以 形成 LC 濾波器。LC 濾波器輸入端的噪聲經過 LC 濾波器后在其 輸出端，可以得到 40 dB /decade 的削減。
為了減小 DC/DC 轉換器所產生的噪聲，需要將 LC 濾波器的截止 頻率按照開關頻率的 1/10 進行最優化設置。截止頻率 fCf 的計 算公式如式（1）所示。
濾波電感通常是輸入濾波器中最貴的元件。為了降低 BOM成本， 可以選擇 10uH 等低感量的電感。為了通過使用濾波電感來實現 較高的噪聲衰減能力，推薦濾波電感的感量小于濾波電容的靜 電容量。 感量越大，SRF 越小。例如選擇自身諧振頻率大約是 30 MHz 的
電感，實際設計時一般選擇最大感量小于 10μH 的濾波電感。 60?400 KHz 的低開關頻率范圍，適合使用金屬復合型電感。對 于 1MHz 以上的較高開關頻率，推薦使用鐵氧體型電感。 當實際電流超過濾波電感的額定電流時，可能會對電感線圈造 成損害。為了不對 DC/DC 轉換器的效率產生影響，推薦使用等 效串聯電阻(RDC)較小的電感。
4. 輸入濾波器的位置
為了保證所期望的特性，需要將輸入濾波器盡量靠近 DC/DC 轉 換器的輸入端進行配置。
當由于基板條件制約，輸入濾波器被配置得較遠時，電源走線可 能在輸入濾波器和 DC/DC 轉換器之間形成高頻天線。該電源走 線和外殼之間又通過寄生電容耦合，產生共模噪聲，有可能形成 輻射噪聲。 從另一個角度看，電源走線的寄生感量和如圖 2 所示的陶瓷電
容 CF1 連動形成 LC 濾波器，這樣可以將紋波電壓降到一定的低 值，但是不足以將傳導噪聲減小到所要求的限值以內。
下一篇： PLC、DCS、FCS三大控
上一篇： 什么是數據存儲?分布
