如何利用缓冲电路消除开关电源和D类功放中的振铃

2019-07-16 08:17发布

电源和Class D功放,因为电路工作在开关状态,大大降低了电路的功率损耗,但是由于寄生电感和寄生电容的存在,电路的PWM开关波形在跳变时,常常伴随着振铃现象。这些振铃经常会引起EMC的问题,这种如何用缓冲电路来解决?
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9条回答
siyugege
1楼-- · 2019-07-16 13:32
振铃现象
在开关电源和Class D功放电路中,振铃大多是由电路的寄生电感和寄生电容引起的。寄生电感和寄生电容构成LC谐振电路。 LC谐振电路常常用两个参数来描述其谐振特性:振荡频率(),品质因数(Q值)。谐振频率由电感量和电容量决定: 1.png
品质因数可以定义为谐振电路在一个周期内储存能量与消耗能量之比。并联谐振电路的Q值为:
2.png
其中RP是并联谐振电路的等效并联电阻。串联谐振电路的Q值为:
3.png
其中RS为串联谐振电路的等效串联电阻。
皮皮鲁鲁鲁皮
2楼-- · 2019-07-16 17:55
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皮皮鲁鲁鲁皮
3楼-- · 2019-07-16 23:50
在下图中,蓝,红,绿三条曲线分别为欠阻尼(ζ<1),临界阻尼(ζ=1),过阻尼(ζ>1)时,对应的阶跃波形。
1.png
(从左至右分别为欠阻尼,临界阻尼,过阻尼时对应的阶跃信号)
牛牛爱吃草
4楼-- · 2019-07-17 05:17
我们容易得到并联LC谐振电路的阻尼系数:
1.png
在我们不改变电路的寄生电感和寄生电容值时,调整等效并联电阻可以改变谐振电路的阻尼系数,从而控制电路的振铃。

阶跃信号因振铃引起的过冲跟阻尼系数有对应的关系:
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OS(%)定义为过冲量的幅度跟信号幅度的比值,以百分比表示。
牛牛爱吃草
5楼-- · 2019-07-17 08:05
对于振铃,我们直观感受到的是示波器屏幕上的电压的波动。实际带来问题的通常是电路的电流的谐振。在图三所示的电路里面,当PWM开关信号V1在0V和12V切换时,流过电感L1和电容C1的谐振电流可以达到安培量级,如下图所示。在高频(所示电路的谐振频率为232MHz,开关电源和Class D电路里常见的振铃频率在几十兆到几百兆Hz之间),安培量级的电流,通过很小的回路,都可能造成辐射超标,使产品无法通过EMC认证。
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随行者011011
6楼-- · 2019-07-17 12:06
避免测量引入的振铃,为了提高电路的效率,开关电源和Class D功放的PWM开关信号的上升/下降时间都比较短,常常在10ns量级。测量这样的快速切换信号,需要考虑到示波器探头,特别是探头的接地线对测量结果的影响。在如下的测量方法中,示波器探头的地线过长,跟探头尖端的探针构成很大的回路。捕获到的信号出现了很大的振铃,如第二张图所示。
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示波器探头上长的地线会影响PWM开关信号的测量结果
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上图测量方法对应的测试结果

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