两种 DC-DC 转换器原理产生的噪声特性比较

共输入电压的DC/DC变换器差频干扰在笔记本电脑、LCDTV、蓝光DVD以及通讯系统的主板上通常会用到多个非隔离的DCDC变换器或LDO，以得到不同的电压分别给CPU的核及I/O、专用IC及存储器等芯片供电。

为了提高系统的效率，通常几个大电流的DCDC变换器直接由输入的直流电压供电。

由于DCDC变换器的工作频率高，形成一个很强的骚扰源，会产生很高的开关噪声，从而会在电源的输入端产生差模与共模干扰信号。

对于共输入多路DC/DC变换器而言，当它们在空间上比较靠近时，更容易互相干扰，产生差频的噪声。

本文将以共输入的二路DC/DC变换器为例，来讨论差频的噪声产生原因和解决办法。

1、差频及产生原因图1是一个典型的LCDTV应用电路，+12V直流输入电压通过两路DC/DC降压变换器分别输出+3.3V和+5V的直流电源。

+3.3V和+5V分别给LCDTV的模拟电路和数字电路供电。

图1：共输入二路DC/DC电路图+3.3V和+5V的电源IC的额定的开关频率都是440kHz左右，当只有一路DC/DC 变换器工作而另外一路DC/DC变换器不工作时，它们各自的输出波形都是正常的。

+3.3V 系统工作的开关频率f1=444.8kHz，输出高频纹波频率也是444.8kHz。

+5V系统工作的开关频率是f2=435.5kHz，输出高频纹波频率也是435.5kHz。

两个工作频率和额定工作频率的偏差都在芯片的偏差允许范围内。

如果两路同时工作，会发现+3.3V输出有频率8.3kHz、幅值200mV左右的低频纹波，而+5V输出是正常的，并没有低频纹波信号，如图2所示。

CH1是+3.3V电路开关节点处的电压波形，开关频率是f1=444.8kHz；CH3是+5V电路开关节点处的电压波形，开关频率是f2=435.5kHz；CH2是+3.3V电路的输出电压低频纹波，频率大概是8.3kHz。

而这个8.3kHz的频率似乎就是这两路变换器的开关频率之差|f1-f2|。

DC-DC工作方式PFM与PWM比较
DC-DC工作方式PFM与PWM比较 :
PWM控制、PFM控制和PWM/PFM切换控制模式这三种控制方式各有各的优点与缺点: DC/DC变换器是通过与内部频率同步开关进行升压或降压,通过变化开关次数进行控制,从而得到与设定电压相同的输出电压.
PFM控制时,当输出电压达到在设定电压以上时即会停止开关,在下降到设定电压
前,DC/DC变换器不会进行任何操作.但如果输出电压下降到设定电压以下,DC/DC变换器会再次开始开关,使输出电压达到设定电压.PWM控制也是与频率同步进行开关,但是它会在达到升压设定值时,尽量减少流入线圈的电流,调整升压使其与设定电压保持一致.
与PWM相比,PFM的输出电流小,但是因PFM控制的DC/DC变换器在达到设定电压以上时就会停止动作,所以消耗的电流就会变得很小.因此,消耗电流的减少可改进低负荷时的效率.PWM在低负荷时虽然效率较逊色,但是因其纹波电压小,且开关频率固定,所以噪声滤波器设计比较容易,消除噪声也较简单.
若需同时具备PFM与PWM的优点的话,可选择PWM/PFM切换控制式DC/DC变换器.此功能是在重负荷时由PWM控制,低负荷时自动切换到PFM控制,即在一款产品中同时具备PWM的优点与PFM的优点.在备有待机模式的系统中,采用PFM/PWM切换控制的产品能得到较高效率.。

LTC3260反相电荷泵DC/DC转换器的电源效率与噪声解决方案简介通常需要双极性电源来操作运算放大器，驱动器或传感器等电子元件，但在负载点很少有双极性电源。

LTC3260是一款反相电荷泵（无电感）DC / DC转换器，具有双低噪声LDO 稳压器，可通过单个宽输入（4.5V至32V）电源产生正负电源。

它可以在高效突发模式操作和低噪声恒定频率模式之间切换，使其对便携式和噪声敏感应用具有吸引力。

LTC3260采用扁平3mm x 4mm DFN或耐热增强型16引脚MSOP封装，采用紧凑型解决方案，外部元件极少。

图1显示了采用LTC3260的典型12V至±5V应用。

反相电荷泵LTC3260可提供高达100mA的电流电荷泵输出端的反相输入电压V OUT 。

V OUT 也可用作负LDO稳压器LDO - 的输入电源。

电荷泵频率可通过一个外部电阻在50kHz至500kHz之间调节。

MODE引脚用于在高效突发模式操作或恒定频率模式之间进行选择，以满足低噪声要求。

恒定频率模式RT引脚上的单个电阻设置电荷泵的恒定工作频率。

如果RT引脚接地，则电荷泵工作在500kHz，其中开环输出电阻（R OL ）和输出纹波得到优化，允许最大可用输出功率，峰值只有几毫伏- 峰值输出纹波。

通过降低工作频率可以提高轻负载效率，如图2所示，但是会增加输出纹波。

较低的工作频率产生较高的有效开环电阻（R OL ），但降低的开关速率也会降低输入电流，从而提高轻负载时的效率。

此外，在相对较重的负载下，增加的R OL 降低了V OUT 和LDO - 之间的有效差异- 降低了负值的功耗我愿意。

累积结果是在高输入电压和/或轻负载下更高的整体效率。

降低频率会增加输出纹波，如下面的表达式和图3所示。

降低dc/dc开关式转换器的两类主要的地噪声源减少
措施
dc/dc开关式电源转换器的物理干扰众人皆知，除非系统和电路图都经过了精心设计。

这些转换器会对电气地注入多余的电荷，产生虚假的数字信号、翻转的双倍时钟、电磁干扰、模拟电压误差，还可能是有害的高电压。

随着这类设计复杂性的增加以及应用的密集使用，物理电路的实现已开始在系统的电气完整性中扮演一个重要的角色。

为解决这些问题，你需要了解如何减少两类主要的地噪声源。

地噪声问题一
图1是一个有恒定负载电流的理想降压转换器。

开关S1和S2作来
回转换，斩断着降压电感和降压电容上的输入电压。

电感电流或电容电压都不能突然地改变，而负载电流是恒定的。

所有开关电压与电流应分别成功地跨过降压电感，或通过降压电容，因为一个理想的降压转换器不会产生地噪声。

但有经验的设计者知道，降压转换器是一个臭名昭着的噪声源。

这意味着，图1中的电路缺少了一些关键的物理元件。

DC/DC 变换器轻载时三种工作模式的原理及优缺点目前高频高效的DC/DC 变换器的应用越来越广泛。

通常在满输出负载时，DC/DC 变换器工作于CCM 即连续电流模式。

但是，当系统的输出负载从满载到轻载然后到空载变化的过程中，系统的工作模式也会发生相应的改变。

下面我们将以降压型Buck 变换器为例说明DC/DC 变换器轻载时的工作模式。

降压型Buck 变换器在轻载有三种工作模式：突发模式、跳脉冲模式和强迫连续模式。

本文我们将详细的阐述这三种模式的工作原理及优缺点。

在实际的应用中，应该根据系统对输出纹波和效率的具体要求来选取相应的工作模式。

1、跳脉冲模式对于恒定频率的常规的非同步Buck 控制器，通常电感的电流工作于CCM连续电流模式，电感的平均电流即为输出的负载电流。

当负载电流降低时，电感的平均电流也将降低；当负载电流降低时一定值，变换器进入临界电流模式。

此时，若负载电流进一步的降低，电感的电流回到0 后，开关周期还没有结束，由于二极管的反向阻断作用，电感的电流在0 值处保持一段时间，然后开关周期结束，进入下一个开在周期，此时变换器为完全的非连续电流模式。

变换器进入非连续电流模式后，若负载电流仍然进一步的降低，为了维持输出电压的调节，高端的开关管的开通时间将减小，直到达到控制器的最小导通时间。

高端的开关管的开通时间达到控制器的最小导通时间后，若负载电流仍然的降低，控制器就必须屏蔽掉即跳掉一些开关脉冲，以维持输出电压的调节。

这种控制方法即为跳脉冲模式。

同步的Buck 变换器检测下管的电流，当下管的电流接近于0 时，系统就工作在非同步的方式，也就是下管不工作，依靠下管内部寄生的反并联二极管，提供续流回路。

图1：跳脉冲模式跳脉冲模式可以在最宽的输入电流范围内提供恒定频率的不连续电流操作，防止反向电感器的电流。

由于控制器允许调节器跳掉一些不需要的脉冲，相比于连续模式操作，提高轻载的效率，但其轻载的工作效率不如突发模式操作，其轻载的输出纹波不如连续模式操作。

编号: __________深入了解DC/DC转换器的传导EMI特性（最新版）编制人：___________________审核人：___________________审批人：___________________编制单位：_________________编制时间：年月日简介髙开关频率是在电源转换技术发展过程中促进尺寸减小的主要因素。

为了符合相关法规，通常需要采用电磁干扰(EMI)滤波器，而该滤波器通常在系统总体尺寸和体积中占据很大一部分，因此了解髙频转换器的EMI特性至关重要。

在本系列文章的第2部分，您将了解差模(DM)和共模(CM)传导发射噪声分量的噪声源和传播路径，从而深入了解DC/DC 转换器的传导EMI特性。

本部分将介绍如何从总噪声测量结果中分离出DM/CM噪声，并将以升压转换器为例，重点介绍适用于汽车应用的主要CM噪声传导路径。

DM和CM传导干扰DM和CM信号代表两种形式的传导发射。

DM电流通常称为对称模式信号或横向信号，而CM电流通常称为非对称模式信号或纵向信号。

图1显示了同步降压和升压DC/DC 拓扑中的DM 和CM电流路径。

Y电容CY1和CY2分别从正负电源线连接到GND,轻松形成了完整的CM电流传播路径。

何<b)“”图1：同步降压Q)和升压(b)转换器DM和CM传导噪声路径DM传导噪声DM噪声电流（IDM）由转换器固有开关动作产生，并在正负电源线L1和L2中以相反方向流动。

DM传导发射为“电流驱动型”，与开关电流（di/dt）、磁场和低阻抗相关。

DM噪声通常在较小的回路区域流动，返回路径封闭且紧凑。

例如，在连续导通模式（CCM）下，降压转换器会产生一种梯形电流，且这种电流中谐波比较多。

这些谐波在电源线上会表现为噪声。

降压转换器的输入电容（图1中的CIN）有助于滤除这些髙阶电流谐波，但由于电容的非理想寄生特性（等效串联电感（ESL）和等效串联电阻（ESR））, 有些谐波难免会以DM 噪声形式出现在电源电流中，即使在添加实用的EMI输入滤波器级之后也于事无补。

细说DC-DC转换器的抗干扰性（1）DC-DC 转换器这里我会分几篇文章来详细讨论DC-DC 转换器的抗干扰性这一主题，第一讲我们来简单聊聊DC-DC 转换器自从电子学诞生以来，就流传着一句老话所有问题都是DC 问题。

当然，DC 指直流，即电路中穿过导体由A 点至B 点的单向电流。

我们知道，这里所说的问题意思很简单，就是问题。

那么，为什么所有问题都是DC 问题呢?我们知道，电流和电子简单来说是完整电路系统中，各种导体和器件中的电流产生的能量。

因此，归根结底是一种能量转换。

能量是做功的能力，以两种形式存在：1)势能和2)动能。

势能是一种非活动状态的蓄能(如电池端子间的电压)。

动能是势能转变为活动状态时产生的能量(如电流穿过灯泡)。

电子学简单来说是通过控制各种导体中的电流，将势能(电压) 转变为动能(电流) 的科学! 欧姆DC 定律必须始终满足能量转换才能产生作用!因此，电路输入与输出之间的每一部分，无论是否具备AC 功能，必须出色设计电路的DC 结构，才能有效支持无论何种形式的能量转换。

换句话说，如果电路DC 设计不良，不可能实现AC 性能。

这种情况给设计师造成极大压力，需要在电源与接地之间模拟设计的基础上，掌握多学科领域高水平专业技术。

相对于各种输入信号，要想在各种电压条件下以低噪声转换直流(DC)，首先需要选择正确的DC-DC 转换器。

DC-DC 转换器有各种尺寸和类型：转换器包括线性、开关模式和磁电等不同类型。

而且，升压(步升) 和降压(步降) 功能采用类型各异的能量转换电路。

正确了解这些电路类型，可以避免使用时性能下降。

后面，我们可以分析行业领导者推出的。

DC-DCLDO工作原理及區別DC-DC & LDO工作原理及區別应当可以这样理解：DCDC的意思是直流变（到）直流（不同直流电源值的转换），只要符合这个定义都可以叫DCDC转换器，包括LDO。

但是一般的说法是把直流变（到）直流由开关方式实现的器件叫DCDC。

LDO是低压降的意思，这有一段说明：低压降（LDO）线性稳压器的成本低，噪音低，静态电流小，这些是它的突出优点。

它需要的外接元件也很少，通常只需要一两个旁路电容。

新的LDO线性稳压器可达到以下指标：输出噪声30μV，PSRR为60dB，静态电流6μA，电压降只有100mV。

LDO线性稳压器的性能之所以能够达到这个水平，主要原因在于其中的调整管是用P沟道MOSFET，而普通的线性稳压器是使用PNP晶体管。

P沟道MOSFET是电压驱动的，不需要电流，所以大大降低了器件本身消耗的电流；另一方面，采用PNP晶体管的电路中，为了防止PNP晶体管进入饱和状态而降低输出能力，输入和输出之间的电压降不可以太低；而P沟道MOSFET上的电压降大致等于输出电流与导通电阻的乘积。

由於MOSFET的导通电阻很小，因而它上面的电压降非常低。

如果输入电压和输出电压很接近，最好是选用LDO稳压器，可达到很高的效率。

所以，在把锂离子电池电压转换为3V输出电压的应用中大多选用LDO稳压器。

虽说电池的能量最後有百分之十是没有使用，LDO稳压器仍然能够保证电池的工作时间较长，同时噪音较低。

如果输入电压和输出电压不是很接近，就要考虑用开关型的DCDC了，应为从上面的原理可以知道，LDO的输入电流基本上是等于输出电流的，如果压降太大，耗在LDO上能量太大，效率不高。

DC-DC转换器包括升压、降压、升/降压和反相等电路。

DC-DC 转换器的优点是效率高、可以输出大电流、静态电流小。

随著集成度的提高，许多新型DC-DC转换器仅需要几只外接电感器和滤波电容器。

但是，这类电源控制器的输出脉动和开关噪音较大、成本相对较高。

两种双管反激型ＤC/DＣ变换器的研究和比较摘要:传统的双管反激克服了主开关电压应力大的缺点,使得每个主开关的电压应力仅为输入电压，但是该电路带来了占空比不能大于５0％的缺点。

为了克服这个缺点，提出了宽范围双管反激的拓扑,不仅每个开关的电压应力要比单管反激小得多，而且占空比也可以大于50％,但该拓扑的漏感能量需外加缓冲电路来吸收。

客观地分析和比较了这两种双管反激变换器的特性差异,并指出了两者的适用场合。

最后,实验结果进一步验证了以上的观点.1 概述反激型DC／ＤC变换器因结构简单、成本低廉而广泛应用于**种辅助电源和小功率电源中。

但是，单管反激变换器主开关电压应力大,在输入电压较高的场合使用起来比较困难。

另外,反激变换器的变压器漏感一般比较大，导致主开关上产生很高的电压尖峰，使电压应力进一步增加。

传统的双管反激变换器1所示,其两个主开关的电压应力为输入电压,克服了单管反激开关电压应力大的缺点,并且漏感能量可以回馈到输入侧，不需要吸收电路，但它带来了占空比D不能大于50％的缺点,在宽范围场合应用有局限性。

本文提出了一种能工作在占空比大于５0％条件下的双管反激变换器，2所示,不过它和传统的双管反激相比也并非十全十美，其漏感能量需要外加缓冲电路来吸收。

本文详细、客观地分析和比较了这两种双管反激变换器在工作原理和特性上的差异,阐述了一些独特的观点,并且给出了两种双管反激的实验结果比较,旨在为电源设计者选用这两种双管反激变换器时提供理论依据和参考数据。

XX２工作原理为了分析方便，假设**器件具有理想特性，电感、电容足够大，输入电压没有脉动,电路已经进入稳态.传统双管反激变换器在两个开关管S１及Ｓ2导通期间,加在变压器原边的电压为输入电压Vｉn，原边电流流过Ｓ1及Ｓ2，并且线性上升。

副边二极管反向偏置,副边电流为零。

当S1及Ｓ2同时关断后，原边电流逐渐下降到零。

二极管Ｄ1及D2随即导通,由于实际电路中漏感的影响，变压器原边上的电压被钳在－Vｉn，副边二极管因此导通。