開關(guān)電源EMC頻譜和串?dāng)_基礎(chǔ)技術(shù)知識(shí)圖文并茂詳解

1、開關(guān)電源EMC頻譜和串?dāng)_基礎(chǔ)技術(shù)知識(shí)（圖文并茂詳解）1、頻譜基礎(chǔ)電氣信號(hào)是以開關(guān)信號(hào)為前提的。首先來看下面的原理示意圖。在表示開關(guān)信號(hào)的脈沖波形中，包括 tw （脈沖寬度）和ts （上升/下降時(shí)間）。中間的圖是基于傅里葉變換的理論上的脈沖波形頻譜。這是“振幅隨著頻率的升高而衰減，衰減斜率隨著tw和ts而變化”的常見頻譜。右圖表示脈沖的ts延遲后的頻譜變化。斜率變?yōu)?40dB/dec時(shí)的1/兀ts頻率降低是理所當(dāng)然的，最終結(jié)果是其后的振幅減 少。簡(jiǎn)而言之就是“當(dāng) ts延遲時(shí)頻譜的振幅衰減”。接下來將使用實(shí)際的頻譜分析儀數(shù)據(jù)來看頻率等其他參數(shù)變化時(shí)的頻譜變化。這里的關(guān)鍵點(diǎn)是“對(duì)于信號(hào)波形的變化，頻

2、譜將以怎樣的趨 勢(shì)變化”。這是用來通過實(shí)際的開關(guān)電源電路的開關(guān)相關(guān)的頻譜來分析 并解決EMC、可題所必須的知識(shí)。波形變化與頻譜變化：前面給出的圖是用來比較的默認(rèn)條件下的數(shù)據(jù)。下面波形圖 中的條件是：振幅10V,頻率400kHz, Duty （占空比）50% tr/tf （上升 時(shí)間/下降時(shí)間）10ns。中間的圖表示n次諧波和振幅（V）的關(guān)系。1倍的頻率= 基波，也就是說 400kHz的分量大，以奇數(shù)倍的頻率形成頻譜。JEF7-寺ST諧波僅為奇數(shù)次是 Duty為50腺1:1的頻譜特征。各分量的大小為基波分量的 1/次數(shù)，例如3次諧波分量為1/3, n次諧 波分量為1/n。右圖是振幅為dB?V的對(duì)

3、數(shù)曲線圖。順便提一下，dBpV是基于以1?V電壓為基準(zhǔn)的電壓比的 dB值。、將頻率變更為 2MHz時(shí)的頻譜。從頻率一振幅（dBV）關(guān)系圖可以明確看出，當(dāng)頻率增加時(shí)振幅整體增加。魏姍圳脾則W、tr和tf同時(shí)延遲為100ns時(shí)的頻譜。結(jié)果如原理示意圖所示，進(jìn)入-40dB/dec衰減時(shí)的頻率降低，頻譜的振幅衰減。涯林M翳-顆娜）郎的4 mK】斑心 M W yiiHSDNHHX |的防 餓榔 聯(lián)0的邨卿W髀閩、將Duty50%變?yōu)?0%寸的頻譜。由于Duty不是1:1 ,因此會(huì)產(chǎn)生偶次諧波，但峰值基本上 沒變化。隨著脈沖寬度 tw變窄，基波頻譜的振幅衰減。I Iw Hi i) is ji n fi u

4、 s娜JL I ：Q理陋1觥曲IdKQi I怫ILI -Ml喊聊I嵌Q、僅tr （上升時(shí)間）延遲時(shí)的頻普。tr相關(guān)的分量因tr延遲而從更低的頻率開始衰減?？偠灾?dāng)頻率較低且上升 /下降較慢時(shí)，頻譜會(huì)衰減。從EMC勺角度來看，也就是頻譜的振幅較低時(shí)更有利。另外，這里的“頻譜”是指英語的“Spectrum。雖然這并非本文主題，但稍微介紹一下僅作為了解。2、串?dāng)_1）、串?dāng)_是由于線路之間的耦合引發(fā)的信號(hào)和噪聲等的傳播，也稱為“串音干擾”。特別是“串音”在模擬通訊時(shí)代是字如其意、一目了然的表達(dá)。兩根線（也包括 PCB的薄膜布線）獨(dú)立的情況下，相互間應(yīng) 該不會(huì)有電氣信號(hào)和噪聲等的影響，但尤其是兩根線平行的情況 下，會(huì)因存在于線間的雜散（寄生）電容和互感而引發(fā)干擾。所 以，串?dāng)_也可以理解為感應(yīng)噪聲。線間耦合有雜散（寄生）電容引發(fā)的電容（靜電）耦合和互 感引發(fā)的電感（電磁）耦合。這些耦合現(xiàn)象會(huì)引發(fā)干擾。上圖中用公式給出了將兩者從噪聲源的布線模式1到附近的布線模式2所產(chǎn)生的噪聲電壓 Vn。R為電阻，C為電容，M為互 感，Vs為噪聲源電壓，Is為噪聲源電流。在這里請(qǐng)記住，平行的布線間會(huì)發(fā)生串?dāng)_。順便提一下，如 果布線是正交結(jié)構(gòu)，則雜