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靈魂提問丨熱回路究竟是個啥?

2020-02-26
來源:亞德諾半導(dǎo)體

  開關(guān)穩(wěn)壓器中需要不斷開關(guān)電流。這些電流通常比較大。每當(dāng)電流流動時,會產(chǎn)生磁場。如果快速開關(guān)大電流,就會產(chǎn)生交變磁場。此外,如果開關(guān)電流時,路徑中存在寄生電感,就會產(chǎn)生電壓失調(diào)。電流會容性耦合到相鄰的電路部件中,并增加電源的噪聲輻射。綜上所述,我們可以說開關(guān)電流是導(dǎo)致開關(guān)模式電源產(chǎn)生噪聲的主要原因。圖1顯示了簡化的降壓轉(zhuǎn)換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。所有存在連續(xù)電流的線路都用藍(lán)色表示。所有快速開關(guān)電流的線路都用紅色表示。

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  圖1.具有連續(xù)電流的線路用藍(lán)色表示,存在開關(guān)電流的線路用紅色表示。

  圖1中的紅色線路是關(guān)鍵線路。它們看起來像一個電流回路,因此被稱為回路。熱回路意味著這個回路特別關(guān)鍵,因為它涉及到快速開關(guān)電流。如果我們仔細(xì)觀察這個回路,可以看到圖1中的紅色回路從來沒有真正的電流流過,這個因為兩個開關(guān)從來不會同時打開。它只是單條線路的組合,在特定時間會有電流流過,在其他時間則沒有電流流過。在圖2中,各連接線路旁的箭頭表示電流流動的方向。同時,通過指定的符號表示電流流過的時間。在其他時間,沒有電流流經(jīng)該導(dǎo)體。

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  表1顯示圖2中的每條紅色線路何時傳導(dǎo)電流,何時不傳導(dǎo)電流。在降壓穩(wěn)壓器占空比周期的開啟時段,高壓側(cè)開關(guān)開啟,低壓側(cè)開關(guān)關(guān)閉,我們看到電流從輸入電容流出,通過高壓側(cè)開關(guān),但是沒有電流流經(jīng)低壓側(cè)開關(guān)。在占空比周期的關(guān)閉時段,電流通過低壓側(cè)開關(guān)(從地到開關(guān)節(jié)點(diǎn)),其他三條紅色線路則沒有電流流過。

  表1.高壓側(cè)和低壓側(cè)開關(guān)狀態(tài)與降壓穩(wěn)壓器占空比周期之間的關(guān)系

  從圖2中很容易看出,熱回路并不是一個獨(dú)立的電流回路,而是由兩個真實(shí)的電流回路組成的虛擬電流回路。

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  圖2.熱回路中電流方向不同的各個線路。

  圖3顯示電路所基于的實(shí)際電流回路。一個電流回路顯示為藍(lán)色,另一個顯示為綠色。在這些完整的電流回路之間,確實(shí)會反復(fù)出現(xiàn)開關(guān)操作;但是,在某些線路中,兩個電流回路中的電流流動方向相同,因此會疊加形成連續(xù)電流,就EMC而言影響不大。這些線路不會被稱為熱回路。

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  圖3.會導(dǎo)致所謂熱回路的實(shí)際電流回路。

  開關(guān)穩(wěn)壓器的熱回路因開關(guān)穩(wěn)壓器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)而異。其設(shè)計應(yīng)盡可能窄小緊湊,以減少噪音產(chǎn)生和傳播。

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