目录

• 通过减少谐振能量和电感量来降低高频噪声
• 提高导通速度和尽可能减小反向恢复电流
• 尽可能减小输出环路中的电感分量
• 通过元器件配置和图案设计尽可能减小输出环路面积
• 谐振无法降为零，因此增加LC滤波器

本文介绍第二个主题“升压型DC-DC转换器中高频噪声的抑制方法”。

• 升压型DC-DC转换器中高频噪声的产生原因
• 升压型DC-DC转换器中高频噪声的抑制方法

关于如何降低升压电源中产生的高频噪声，将分“通过减少谐振能量和电感量来降低高频噪声”、“提高导通速度和尽可能减小反向恢复电流”、“尽可能减小输出环路中的电感分量”、“通过元器件配置和图案设计尽可能减小输出环路面积”和“谐振无法降为零，因此增加LC滤波器”几部分进行说明。

通过减少谐振能量和电感量来降低高频噪声

要想降低高频噪声，就需要减少引发低边开关ON/OFF时振铃的能量。另外，当能量在电感分量和电容分量之间传递时，会引发LC谐振，因此如果没有电感或电容，就不会发生谐振。减少输出环路的电感分量即可减少所积蓄的能量，从而可以减小LC谐振并降低高频噪声。

提高导通速度和尽可能减小反向恢复电流

要想减少引发低边开关关断时振铃的能量，需要减少开关节点电压VSW的过冲。要想减少高边开关的导通延迟，需要选择导通延迟较小的高速二极管。

要想减少低边开关导通时产生的振铃能量，需要减小反向恢复电流。如果是输出电压较低的二极管整流，则需要使用肖特基势垒二极管。与PN结硅二极管不同，肖特基势垒二极管由于不使用空穴进行整流，因此不会流过反向恢复电流，并且其V_F也低于硅二极管，效率也更高。但反向偏压时反向流动的漏电流比硅二极管的要大，因此当输出电压较高且在高温环境下使用时，需要注意防止热失控。如果输出电压高达数百伏，由于反向耐压和热失控问题而无法使用肖特基势垒二极管，则可以使用快恢复二极管，它是硅二极管的一种，其反向恢复电流较小。虽然快恢复二极管的V_F比普通硅二极管要高，但在输出电压较高的情况下，对效率下降的影响很小。

在采用二极管整流方式的情况下，选择二极管时需要注意的是，同步整流时高边开关所用的FET中有寄生二极管，并且无法从FET中去除，因此无法更换为高性能的二极管。死区时间内有电流流过寄生二极管，但寄生二极管相当于PN结硅二极管，其作为二极管的特性并不好。因此，在采用同步整流方式时，需要通过尽可能缩短死区时间，并控制栅极驱动时序使流过二极管的电流尽可能小，从而使导通延迟和反向恢复电流尽可能小。

尽可能减小输出环路中的电感分量

高边开关导通后，高速脉冲电流流入输出电容器。但是，受输出电容器的ESL影响会产生反电动势，在输出电容器中也会产生脉冲状高电压，其后流过的电流会使磁能积蓄在ESL中并成为谐振的能量源。通过选择ESL低的产品作为输出电容器，可以降低脉冲电压的峰值，另外由于积蓄的能量减少而可以减少谐振，最终可以降低高频噪声。但是，由于升压型DC-DC转换器需要高耐压且大容量的电容器，这会导致其物理尺寸较大，因而很难找到ESL小的电容器。在这种情况下可以考虑并联容量为1/N的N个电容器，而不是使用1个大容量电容器。这样通过减小每个电容器的尺寸来降低ESL，并且通过并联连接将ESL进一步降低至1/N。然而，这种方法虽然有效，却会因数量N的增加而导致元器件综合成本上升，存在成本问题。

此外，还可以通过增加小容量的小型陶瓷电容器来降低输出环路中的ESL。高边开关导通时，在输出电容器中产生的高速电流波动存在时间为数ns～数十ns。如果流过的电流为几安培，则其电荷量仅为100nC左右，因此，即使是低于1μF的小容量电容器，只要ESL低，接收到这个量的电荷量也不会发生较大的电压上升情况。当然，具体情况也会因电感电流的大小而异，但对于小容量电源而言，可以考虑在高边开关的输出侧和低边开关的接地侧之间配置0.1μF左右的小型陶瓷电容器，在配置时要使这两侧之间的距离尽可能短。这样就无需经由输出电容器的较大ESL了，从而可以更大程度地减少输出环路的电感分量。

通过元器件配置和图案设计尽可能减小输出环路面积

在输出环路的电感分量中，输出电容器的ESL所占比例最大。通过并联小容量的小型陶瓷电容器，可以大幅降低ESL带来的电感量。然而，连接元器件的电路板图案布线也会产生电感量，输出环路本身也会成为一圈电感。通过尽可能减小元器件之间的布线距离，可以减少布线产生的电感量。另外，一个输出环路本身具有的电感量与环路面积是成正比的，因此在设计元器件布局时应尽量减小环路面积。另外，还可以通过扩展元器件之间布线的图案宽度来填充环路内的空间，从而使环路面积更小。

此外，输出环路中会产生谐振并流过谐振电流，流经环路的高频谐振电流会在周围空间形成高频变化的磁场。这种高频变化的磁场可能会成为EMI（电磁干扰）并在空间中传播，使噪声向周围扩散。流经环路的高频电流所产生的空间磁场的强度也与环路面积成正比。缩小环路面积不仅可以减少产生的噪声量，还可以减少辐射到空间中的EMI，因此尽可能减少环路面积是噪声对策中非常重要的措施。

谐振无法降为零，因此增加LC滤波器

低边开关FET的C_OSS无法降为零，输出环路的电感分量也无法降为零，加上开关的导通和关断速度越来越快，所以无法完全消除高频噪声。有一种方法可以有效防止输出中产生的高频噪声传输到负载电路中，即在电源输出线路中插入LC低通滤波器。这种LC低通滤波器使用了可有效消除几百MHz频段噪声的铁氧体磁珠，以及在几百MHz频段具有低ESL特性的1000pF级小型陶瓷电容器。

尤其是铁氧体磁珠，其在高频下的阻抗大部分是电阻分量，能够通过电阻分量以焦耳热的形式消耗高频电能，因此是非常有效的降噪部件。

【资料下载】开关稳压器基础

该资料中以降压型开关稳压器为题材介绍了其工作和功能等基础知识。另外还一并介绍了与线性稳压器的比较、同步整流与二极管整流、控制方式、辅助功能等内容。

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