24小時聯系電話:18217114652、13661815404
中文
公司新聞
通過阻抗平衡降低電源中的 CM 噪聲
通過阻抗平衡降低電源中的 CM 噪聲
在緊湊空間中運行的簡單開關穩壓器電路（例如在小型 PCB 上）通?？梢圆渴鹪卩须s的環境中，而不會在輸出功率電平上疊加明顯的噪聲。只要您正確布置電路板，您可能只需要一個簡單的濾波器電路來消除輸入和輸出上的 EMI。隨著穩壓器在物理上和電氣上變得更大，噪聲問題會變得更加明顯，即 PCB 布局中的輻射 EMI 和傳導 EMI。
共模傳導電流是具有多個接地的 DC-DC 轉換器中的一個典型問題，它是由電容耦合引起的。標準方法是對輸出使用濾波，例如使用共模扼流圈，以處理到達輸出節點的傳導共節點噪聲。但是，這并不能抑制共模電流環路中存在的輻射 EMI，因此您只能選擇屏蔽。如果您可以在不需要屏蔽的情況下抑制這兩種類型的噪聲會怎樣？
在這些類型的開關轉換器中，您可以使用阻抗平衡方法來抑制電源輸出節點處的共模噪聲。這遵循一個簡單的想法，其中系統接地用作定義電源輸出節點阻抗的全局參考。讓我們看看它是如何工作的，以及您應該在設計中通過仿真研究什么。
什么是阻抗平衡？
阻抗平衡使用 3 導體配置（2 個信號，1 個 GND）通過放大器收集差分電壓測量值。該技術用于 XLR 音頻電纜，以確保差分接收器可以完全消除可能通過電纜傳導的共模噪聲。盡管這是在傳感器而不是音頻或電源的背景下完成的。
中心思想是將兩條信號線的阻抗設置為相等，這將確保電纜的每個單端側在接收器處看到相同的輸入阻抗，并在差分接收器處確保共模噪聲抑制。
阻抗平衡不需要 V1 = -V2。
仔細想想，這個系統中信號線和地的排列與PCB上的差分對沒有什么不同。在差分對中，每條走線的單端阻抗都定義為相對于差分對的參考平面（在本例中為接地平面）。阻抗平衡和差分信號之間的唯一區別是，在阻抗平衡互連中，我們不需要為 V1 和 V2 提供相等和相反的信號；它們理論上可以是任何值。然后接收器測量每對相對于參考平面的電壓。
開關轉換器中的阻抗平衡
開關轉換器中的共模噪聲是由于電容耦合回最近的參考平面而產生的，該參考平面通常是機箱 GND，或者它可能是另一個大導體，它是系統 GND 或外殼屏蔽的一部分。在提供高電流的物理大電源布局中，這可能是非常有問題的。寄生電容 Cp（見下文）可能非常大，在開關轉換器電路中的高 dI/dt 開關事件期間提供非常低的阻抗。
從電源輸出節點返回輸入節點的共模電流路徑。
從這里，我們可以看到紫色箭頭描繪了一個大電流回路。即使我們使用共模扼流圈去除負載處的傳導電流，共模電流回路也會產生強烈的輻射。這也可能發生在使用帶有變壓器的電流隔離的開關轉換器拓撲中，例如LLC 諧振轉換器。
以下升壓轉換器電路中的一種解決方案是在電感器周圍放置電容器回到底盤接地，但在 POS_OUT 和 NEG_OUT 端子之前。在這里，負電源軌在源 V1 處連接回系統接地，這可以促進負電源軌和系統其余部分之間的共模噪聲路徑。電容器 C1/C2 和電感器 L2 的添加為共模噪聲流入 MOSFET 的路徑創建了一個橋接電路：
通過有意使用電容器將高軌和低軌回接地，您將在模擬橋式電路的布局中設置兩個反向傳播的電流。當以下阻抗條件成立時，產生的共模噪聲將被消除：
創建 PCB 布局后，應確保在 MOSFET 的高側和低側實現對稱布線。這很重要，因為它會建立反向傳播的電流回路，從而產生反平行磁場。路由的任何不屬于共模噪聲消除的部分都將具有差模輻射發射，其明顯弱于共模電流的發射。
用寄生參數模擬阻抗平衡
在上面的電路中，重要的是要記住所有組件都有一些寄生和自諧振，這意味著上面的阻抗關系僅適用于特定頻率。如果您使用具有更高自諧振頻率的組件，您可以消除高達更高頻率的共模噪聲。請務必模擬此濾波器電路的傳遞函數，以查看此系統中噪聲抑制的限制。