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利用扩频转换技术改善开关电源转换器中的EMI

• 基本上，使用在电源转换器的扩频转换技术会周期性地改变或抖动开关频率。这种改变使得频谱内原本处于开关频率和其谐波的一连串大尖峰变换成一个比较平滑和持续性更强的频谱，其中峰值较低且排列得较密，出现的频率数量较多。采用不同的实现方法，峰值可以比原先开关频率时的减少20dB，其中最大和最麻烦的尖峰通常都可被处理掉。

  在实际应用中，通常所采用的频率变化都不会超出10%，足以展示出扩频转换的优点。这种变化限制有一个莫大的好处，便是容许转换器设计与在抖动范围内固定频率下开关的转换器一模一样。转模压电感换器的功率组件维持不变，因此开关损耗和效率都是一样的。由于每一个频率组件的值相较以前的都显著降低了，因此可使用相同的，甚至更简单更便宜的滤波器。

  扩频转换是一种可改善EMI性能的低成本方法，原因是无需在电路上加入任何的电源组件，而且不需增大其尺寸或等级。这项技术可以作为电源管理电路的固有特色，其实现的代价也很低。目前，市面上主要的电路供应商已开始在他们的产品中采用扩频技术(参考文献1)。

  扩频技术的实现

  电源中最常用的两种扩频实现方法是随机载频(RCF)和频率调制。

  在RCF方案中，采用伪随机噪声产生器来抖动频率，频率在fc-ΔF到fc+ΔF之间周期性随机变化。其中fc是中间频率，或是原本的固定开关频率，一般都是处于100KHz~1MHz范围内。正如之前解释过，ΔF不会超过fc的5%~10%，每一个在这个范围以内的频率包括fc都具有相同的或然率，这使到原本的频率尖峰可以转换成一个分布于频率抖动范围内的较平整频谱，正如图3所示。原本集中在fc处的能量现在已在较低的水平下被平均分布，而频带范围扩大到2?F宽。由于电源转换器中的开关频率是一个方波，它包含有谐波，而且理论上会出现在单倍数的频率上绕行电感，例如是3fc、5fc、7fc等如此类推，因此采用RCF方法的频率抖动将会产生抖动谐波，而这些谐波会分别平均分布在3(fc-ΔF)到3(fc+ΔF)、5(fc-ΔF)到5(fc+ΔF)和7(fc-ΔF)到7(fc+ΔF)等如此类推的范围内。然而，当谐波愈大，频谱便会变得更平滑和更宽阔，原因是它将散布到更宽阔的2nΔF的范围，其中的n代表谐波数。结果，谐波中的峰值能量将会随着谐波数的上升而以电感器生产厂家更快的速度减少。

  

  固定频率转换差模电感器和抖动转换的频谱的频谱

  另一种抖动技术——“频率调制”是商用电源管理集成电路中所常采用的扩频实现技术，例如美国国家半导体的LM3370(参考文献2)。采用这个方法，固定开关频率(典型值同样是介乎1smd功率电感器00kHz~1MHz范围内)会在1KHz~2KHz的范围内于频率fm下被调制，产生出一个宽带频率调制波形，其频谱会在基本开关频率的周围出现较低和较高的边带，而带宽为2ΔF = (ΔF+fc)-(ΔF-fc)。换句话说，在原本固定开关频率下的原本高幅度频谱会被群集在调制前谱线周围的较低幅度边带所取代。FM技术的频谱可以设计成与RCF方案类似，而且亦可由图3来表示。然而，频谱组合和边带的波形精度会取决于调制频率的变化过程。正如图4所示，fm的最佳调制模式会使得固定幅度的边带波形呈现锯齿状。现在，转换器可以较容易地通过EMI测试。与RCF的情况类似，在每一个谐波频率处的边带宽度会与谐波数n成正比，而相邻谐波的边带会逐渐重叠，使频谱变得比较平滑，同时提高噪声地，而带有的峰值比起原本固定频率谐波的低很多。结果，开关能量在频率范围内的分布将更加平均，使电源更容易符合EMI的规格。

  总之，由于效率高且成本经济，扩频转换抑制EMI的技术将会更广泛的应用到开关电源中。

  请老鸟们帮忙看个电路，电池消耗非常快，LDO输出电本帖最后由lovecat99于2016-3-2512:13编辑
  麻烦前辈们给看看电路图有没有问题，我是新手。
  
  
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