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在实际应用中,极有可能会同时遇到奇次和偶次谐波发射。如果只产生奇次谐波,那么波形的占空比为50%。而实际情况中极少有这样的占空比精度。
谐波系列的电磁干扰幅度受Q1和Q2的通断影响。在测量漏源电压VDS的上升时间tr和下降时间tf,或流经Q1和Q2的电流上升率di/dt 时,可以很明显看到这一点。这也表示,我们可以很简单地通过减缓Q1或Q2的通断速度来降低电磁干扰水平。事实正是如此,延长开关时间的确对频率 f=1/πtr的谐波有很大影响。不过,此时在增加散热和降低损耗间进行折中。尽管如此,对这些参数加以控制仍是一个好方法,它有助于在电磁干扰和热性能间取得平衡。具体可以通过增加一个小阻值电阻(通常小于5Ω)实现,该电阻与Q1和Q2的栅极串联即可控制tr和tf,你也可以给栅极电阻串联一个 "关断二极管"来立控制过渡时间tr或tf(见图3)。这其实是一个迭代过程,甚至连经验丰富的电源设计人员都使用这种方法。我们的终目标是通过放慢晶体管的通断速度,使电磁干扰降低至可接受的水平,同时其温度足够低以确保稳定性。
开关节点的物理回路面积对于控制电磁干扰也非常重要。通常,出于PCB面积的考虑,设计者都希望结构越紧凑越好,但是许多设计人员并不知道哪部分布局对电磁干扰的影响大。回到之前的降压稳压器例子上,该例中有两个回路节点(如图4和图5所示),它们的尺寸会直接影响到电磁干扰水平。
Ott关于不同模式电磁干扰水平的公式(2)示意了回路面积对电路电磁干扰水平产生的直接线性影响。
E=263×10-16(f2AI)(1/r) (2)
辐射场正比于下列参数:涉及的谐波频率(f,单位Hz)、回路面积(A,单位m2)、电流(I)和测量距离(r,单位m)。
此概念可以推广到所有利用梯形波形进行电路设计的场合,不过本文仅讨论电源设计。参考图4中的交流模型,研究其回路电流流动情况:起点为输入电容器,然后在Q1导通期间流向Q1,再通过L1进入输出电容器,后返回输入电容器中。
当Q1关断、Q2导通时,就形成了二个回路。之后存储在L1内的能量流经输出电容器和Q2,如图5所示。这些回路面积控制对于降低电磁干扰是很重要的,在PCB走线布线时就要预先考虑清器件的布局问题。当然,回路面积能做到多小也是有实际限制的。
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