用電源變換器工作頻率的抖動(dòng)降低峰值輻射

　　DC/DC 開(kāi)關(guān)式電源變換器的設(shè)計(jì)師要面對(duì)的挑戰(zhàn)之一是，控制正常運(yùn)行時(shí)的 EMI（電磁干擾）輻射。如果輻射太強(qiáng)，它們會(huì)通過(guò)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(kāi)關(guān)頻率處，各個(gè)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(guò)對(duì)電源變換器工作頻率的調(diào)整與抖動(dòng)，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(lái)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（R_T）提供一個(gè)經(jīng)穩(wěn)壓的 2V，將一只編程電阻器接至R_T腳即可設(shè)定R_T流出的電流。振蕩器還為內(nèi)部定時(shí)電容器提供一個(gè)成比例的電流（參考文獻(xiàn)）。定時(shí)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(dòng)電路包括一個(gè)采用獨(dú)立比較器的簡(jiǎn)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(shí)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(shí)，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(shí)，這個(gè)周期重復(fù)。C₃上的電壓大致是一個(gè)最低值為2.1V、最高值為2.9V的三角波。

　　為了對(duì) LM5020 控制器 PWM 振蕩器的基頻作抖動(dòng)，用 IC₂ 產(chǎn)生的三角波調(diào)制控制器R_T腳的電流。電阻器R₅設(shè)定調(diào)制抖動(dòng)的百分比。R₅的右端固定為R_T腳經(jīng)穩(wěn)壓的2V電壓， 通過(guò)電容器C₂從IC₂耦合來(lái)的低頻三角波驅(qū)動(dòng)R₅的左端。對(duì)于64.9 kΩ的 R₅，通過(guò)電阻器R₅ 的峰峰電流約為12mA。在沒(méi)有連接抖動(dòng)電路時(shí)，R_T流出的穩(wěn)態(tài)電流約為121mA，因此12mA p-p的抖動(dòng)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(píng)估抖動(dòng)電路的效果。該電路的基礎(chǔ)工作頻率為250kHz，由控制器的R_T電阻器設(shè)定。圖2中的紅線表示在抖動(dòng)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(cè)得的振幅為-24dB。

　　圖2中的藍(lán)色跡線表示將抖動(dòng)電路連接到控制器的R_T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。