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硬件老兵说:搞到最后都去研究疑难杂症!!!

细心的读者近期应该有注意到:我更新频率有点放慢,确实,,,(懒)了,因为在和一个老师搞事情,新建了一个专辑,主要分享EMC细分的部分内容。

本专栏由8号线攻城狮与大厂资深EMC技术总工共建。专辑主要讲解两个部分:

1、DC-DC 电路EMC问题

从DC-DC电路工作原理开始,逐步展开到DC-DC电流环路分析、DC-DC抗扰度问题分析与调试,过渡到DC-DC噪声源分析、开关节点振铃产生原因深入、并结合经典案例通俗易懂的展现给读者,最后针对DC-DC电路EMC设计、PCB EMC设计给出具体且成本低廉的解决方案。

2、RJ45电路EMC问题

从以太网电路构成、以太网电路干扰源与耦合路径分析、电信端传导骚扰测试原理开始逐步展开,接下来详细介绍电信端传导骚扰问题分析与调试、辐射发射问题分析与调试、雷击浪涌问题分析与调试,最后详细介绍RJ45电路原理图EMC设计、PCB EMC设计。

其中DC-DC EMC问题15篇文章,详解RJ45电路EMC问题15篇,共计30篇文章。专辑更新不低于每周一篇。                  

EMC专栏有专门的VIP技术答疑群,专辑内的任何技术问题可随时在群里和20多年的EMC技术老兵沟通。

今天本专辑第一篇文章,主要把DCDC的一些基础知识梳理下,主要内容如下:

一、DC-DC基础知识

1.1、什么是DC-DC

1.2、DC-DC电源调制方式

1.3、DC-DC电源续流方式

1.4、DC-DC电源工作电流模式

1.5、DC-DC轻载时控制技术

二、DC-DC电路工作原理与电流环路分析

2.1、Buck DC-DC工作原理与电流环路分析

2.2、Boost DC-DC工作原理与电流环路分析

2.3、Buck/Boost DC-DC工作原理与电流环路分析

一、DC-DC基础知识

1.1、什么是DC-DC

广义定义:

凡是直流变换为直流的电路都可称为DC-DC电路,常见的有开关变换线性变换两种。

狭义定义:

通过开关变换方式直流变换成直流的电路称为DC-DC电路。本专栏重点讨论的DC-DC是狭义范围内的DC-DC电路。

1:输出可调LDO内部原理框图及外围电路

2:Buck DC-DC内部原理框图

1.2、DC-DC电源调试方式

DC-DC属于斩波类型,即按照一定的调制方式,不断地开通和关断,而通过控制开关通断的占空比,来实现直流电源的转换,DC-DC电源调试方式主要有两种:PWM方式、PFM方式,以及两者的混合方式。

PWM方式:

PWM采用恒定的开关频率,通过调节脉冲宽度(占空比)的方法来实现稳定电源电压输出,PWM调试方式下,开关频率恒定,即不存在长时间被关断的情况。

优点是:噪声低,效率高,对负载变化响应速度快,且支持连续供电模式。缺点是:轻载时效率低,且电路工作不稳定,在设计上需要提供假负载。

PFM方式:

PFW通过调节开关频率以实现稳定的电源电压输出,PFW工作时,在输出电压超过闸值电压后输出将关断,直到输出电压跌落到低于电压时才开始重新工作。

优点是:功耗较低,轻负载时,效率高且不需要提供假负载。缺点是:对负载变化响应速度慢,输出电压的噪声和纹波相对较大,不适合工作于连续供电方式。

1.3、DC-DC电源续流方式

由于续流二极管导通时会存在管压降,因此续流二极管所消耗的功率将会成为DC-DC电源主要损耗,尤其电路工作于低电压大电流状态时,低电压意味着低占空比,续流二极管的导通时间更长,续流二极管的导通损耗较大,导致温升测试结果更差。

为解决续流损耗问题,用导通电阻极小的MOS管代替二极管,然后用开关控制器同时控制开关管与续流MOS管的开关,同时需要避免两个管子出现共通的问题。

3:二极管续流方式 

    4:MOS管同步续流方式

1.4、DC-DC电源工作电流模式

根据流过电感的电流是否连续可以分为:CCM(连续电流模式)、BCM(临界电流模式)、DCM(断续电流模式)三种模式。

5三种电流模式波形对比

CCM电流模式:

在重负载电流时,电感电流不会下降到0,PWM控制,恒定开关频率工作,改变占空比调节输出,由于开关频率固定,噪声频谱相对窄,滤波设计相对简单。

6CCM电流模式波形

DCM电流模式:

在轻负载电流时,电感电流下降到0时刻,二极管自然关断,阻挡电感电流的反向流动,输出电容提供,开关频率及输出电压和负载电流相关,噪声频谱相对较宽,滤波设计复杂。

7DCM电流模式波形

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