适当的布局和元件选择控制电源 EMI（2）

为了说明开关稳压器的操作，请考虑一个典型的同步整流降压转换器。在正常运行期间，当高端开关 Q 1导通时，电路将电流从输入端传导到输出端，当 Q 1 关断且同步整流器 Q 2导通时，电流 继续通过电感器传导 。电流和电压波形的一阶近似值错误地假设所有组件都是理想的，但本文稍后将介绍这些组件的寄生效应。

由于 Q 1 仅部分时间导通，因此输入源和输入电容器 C IN 见不连续电流。C IN在 Q 1开启时 提供过电流 (I LOAD –I INPUT ) ，并在 Q 1 关闭 时存储来自输入电流的电荷。如果 C IN 具有无限值，ESR(等效串联电阻)和 ESL(等效串联电感)为零，则在这些部分充电和放电循环期间，其两端的电压将保持恒定。实际电压在每个周期内波动。电流脉冲在 C IN之间划分 输入源基于转换器开关频率或以上的相对电导。

消除这些传导发射的一种方法是蛮力方法：在输入端连接低阻抗旁路电容器。然而，一种更巧妙的方法可以节省成本和电路板面积：在源和转换器之间增加阻抗，确保必要的直流电流可以通过。最好的器件是电感器，但我们应该确保转换器的输入阻抗在直流和环路交叉频率之间保持较低。大多数 dc/dc 开关转换器的环路交叉频率为 10 至 100 kHz。否则，输入电压波动会使输出电压不稳定。

输出电容 C OUT上的电流纹波 远小于 C IN上的电流纹波 。电流幅度较低，与输入电容器不同，电流是连续的，因此谐波含量较少。通常，线圈的每一匝都覆盖有电线绝缘层，在每对匝之间形成一个小电容器。串联这些寄生电容会形成一个与电感并联的小型等效电容，它为电流脉冲传导到 C OUT 和负载提供了路径。因此，开关节点 L X处电压波形的不连续边沿将 高频电流传导至 C OUT 和负载。通常的结果是输出电压出现尖峰，能量范围为 20 至 50 MHz。

通常，此类转换器的负载是某种形式的微电子器件，容易受到传导噪声的影响，幸运的是，转换器的传导噪声在输出端比在输入端更容易控制。与输入一样，低阻抗旁路或二次滤波可以控制输出传导噪声。但是，我们应该小心二次过滤或后过滤。输出电压是控制环路中的一个调节变量，因此输出滤波器会为环路增益增加延迟、相位或两者，从而可能使电路不稳定。如果在反馈点之后放置一个高 Q LC 后置滤波器，电感器的电阻会降低为高 Q LC 滤波器固定的负载调整率，并且瞬态负载电流可能会导致振铃。

分担降级问题

其他开关转换器拓扑具有与降压转换器类似的问题。例如，升压转换器具有降压转换器的基本结构，但输入和输出互换。(我们应该注意，整流器充当开关，并在电源开关关闭时打开。)因此，降压转换器输入端的问题适用于升压转换器的输出端。

降压转换器受到限制，因为它们的输出电压必须小于输入电压。同样，升压转换器的输出电压必须大于其输入电压。当输出电压落在输入电压范围内时，这个要求是有问题的。反激式转换器是解决此问题的一种拓扑结构。

由于输入和输出的电流是不连续的，这使得传导发射更难以控制，因此该转换器的噪声通常比升压型或降压型的更差。该转换器的另一个问题是每个变压器绕组中的电流是不连续的，这些不连续性与变压器的漏感一起产生高频尖峰，该尖峰可以传导到其他电路。初级和次级绕组的物理分离会导致这种漏感。因此，空气中的磁场会导致漏感，因为铁芯中的磁场会耦合初级和次级绕组。因此，由漏感引起的尖峰会引起磁场辐射。

SEPIC(单端初级电感转换器)还解决了输入和输出电压重叠的问题。与反激电路类似，SEPIC 在变压器初级和次级绕组之间连接一个电容器。该电容器在反激电流关闭期间为初级和次级绕组中的电流提供路径，并通过使初级和次级电流连续来改善反激电路。另一方面，向反激电路添加输入或输出电容可以充分改善其辐射，从而使该拓扑结构与 SEPIC 一样可接受。如果我们预计传导和辐射噪声会成为问题，我们可能更喜欢 SEPIC 电路而不是反激式转换器。