【導讀】開關模式電源 (SMPS)由于其高效率、緊湊設計和輕重量而用于隔離式和大多數非隔離式DC/DC 轉換。晶體管和二極管的導通轉換會在各種 SMPS 電路拓撲中不同程度地產生電噪聲。噪聲有可能沿著輸入和輸出線路傳導或輻射，表現為線路和接地之間的共模 (CM) 噪聲或線路和返回導體之間的差模 (DM) 噪聲。
DC/DC轉換
開關模式電源 (SMPS)由于其高效率、緊湊設計和輕重量而用于隔離式和大多數非隔離式DC/DC 轉換。晶體管和二極管的導通轉換會在各種 SMPS 電路拓撲中不同程度地產生電噪聲。噪聲有可能沿著輸入和輸出線路傳導或輻射，表現為線路和接地之間的共模 (CM) 噪聲或線路和返回導體之間的差模 (DM) 噪聲。
表 1 顯示了軍用級 DC/DC 轉換器的某些噪聲限制。使用典型的線路阻抗穩定網絡布置（圖 1）來監控 50 個終端上的 CM 和 DM 電壓之和，該網絡布置通常將信號輸出到頻譜或 EMI 分析儀。
表 1：軍用 EMI 限值，傳導（CE、DO）和輻射（RE、DO）
圖 1：用于傳導 EMI 測量的線路阻抗穩定網絡，顯示 CM 和 DM 噪聲路徑
為了避免超過 EMI 限制，必須抑制 DM 和 CM 噪聲，特別是因為外部連接上的噪聲可以在兩種模式之間來回切換。
輸入電流波形取決于開關拓撲
雖然開關沿會產生高頻傳導 EMI，但基本工作電流波形定義了低頻 DM 輻射水平，在開關頻率下具有的線路響應。根據拓撲結構，工作輸入電流波形可以是不連續的（如在“降壓”派生電路中）或連續的（如在較高功率“升壓”派生電路中，盡管這些在低功率下可能是不連續的）。在所有情況下，電流波形都可以近似為方波和以開關頻率重復的三角形或鋸齒形的總和。這是進入 DC/DC 轉換器開關級的電流。轉換器輸入端的濾波器（至少一個電容器）可將電流調節至接近 DC，且殘余噪聲要求低于 EMI 標準限制線。
預測 EMI 響應幅度的一種方法是將電流分解為時域中的方波、鋸齒波和三角波元素，并應用傅立葉分析來給出頻域中的線路響應幅度。然后可以根據頻率圖設計濾波器，將響應衰減到 EMI 標準所需的水平。例如，非連續模式下的升壓轉換器具有三角形輸入電流波形，其第n次諧波的幅度I sin( n ) 為：
多相同步技術降低傳導噪聲
D是占空比，Ip是鋸齒波的峰值電流。
根據計算的值，輸入電容器可能就足夠了，形成一個單極，提供 –20dB/十年的頻率衰減。如果沒有，則可以采用總共 –40 dB/十倍頻程的附加串聯電感器或具有 –60 dB/十倍頻程的 CLC pi 濾波器，其整體尺寸可能比單個電容器小，以實現相同的衰減。然而，單個大電容器也可能具有顯著的等效串聯電阻 (ESR) 和電感 (ESL)，從而降低其影響。添加輸入濾波器還會引入自諧振和寄生諧振，這會產生振鈴、額外的 EMI 響應和過電壓，因此必須考慮阻尼。有時，這可以通過直接跨接轉換器輸入的串聯電容器和電阻器來實現。然而，濾波器網絡中一個電容器的 ESR 通常可以設置為提供足夠的阻尼效果。此外，米德爾布魯克標準是一項約束，它規定濾波器的輸出阻抗必須遠低于后續轉換器的輸入，以確保穩定性。濾波器的另一個考慮因素是足夠的直流額定電流，以避免電流波形峰值處的過度加熱和磁飽和，尤其是在高溫下。
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