同一块PCB上有多个降压转换器,开关频率应该相同吗?


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我对DC-DC降压转换器有疑问。我需要在板上提供多个不同的电压,而且电源非常受限制,这就是为什么我需要使用高效转换器的原因。如果将它们靠近放置,它们的开关频率应该相同吗?据我所知,由于EMI和SI问题,这样做会更好,摆脱一个频率要比消除多个频率及其谐波,乘积等容易。

另一方面,如果不是必需的,那么增加开关频率将减小电感器的尺寸。

任何帮助,将不胜感激


仅供参考。并非所有的降压转换器/控制器都具有固定的频率。许多具有变化的频率,随负载而变化。您要考虑哪种降压转换器模型?
尼克·阿列克谢耶夫

再问几个问题。板上有射频通信组件吗?您必须遵循哪种EMI要求?
尼克·亚历克斯

我考虑到TI的TPS40041或/和XRP7724。在第一个中,开关频率固定为600KHz,在另一个我可以调节的IC中。 为了清楚起见:多个dc-dc转换器将具有独立的电源轨。我应该添加该信息,对不起
zdun8

Answers:


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据我所知,由于EMI和SI问题,这样做会更好,摆脱一个频率要比消除多个频率及其谐波,乘积等容易。

这是错误的前提。EMI法规逐频限制发射。如果您的系统中有两个源处于相同频率,则它们的输出会相加,从而在该频率下会产生更高的发射。如果它们处于不同的频率,则它们实际上是独立于发射的。

EMI设计中的一条一般规则是,最好的解决方案是减少您的辐射源,而不是生成信号然后尝试阻止它们。因此,出于电磁干扰的目的,您最好为不同的开关稳压器使用不同的频率。


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甚至有一种通过改变开关频率来扩展频谱的技术。这样,更容易通过EMI认证。
SzymonBęczkowski13年

我知道,我认为它反过来起作用。我将在转换器中设置不同的频率。谢谢。
zdun8 2013年

正如Szymon在他的回答中指出的,@ zdun8,如果您的调节器允许同步(具有不同的相位),您实际上可以使用它来使两个调节器产生破坏性干扰并减少排放。但是,如果您的调节器没有同步功能,则最好使用不同的频率。
Photon

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如果使用具有不同开关频率的多个转换器,则将很难预测输入电压纹波,因此将很难设计输入滤波器。同时会有一些切换同时发生的时刻和切换事件会及时散布的时刻。

我认为,对于您而言,最好的设计是对所有转换器使用相同的开关频率并将它们交织。这样,所有降压型滤波器的输入滤波器将比单个滤波器的总和小得多(如果它们不会被交错)。


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使用独立的频率可能没有太大的负面影响。

如果相同的频率确实相同,则可能会导致开关瞬变在一个开关周期的关键部分从一个转换器进入另一个转换器,并影响其切换时间和方式。在交叉馈电可能涉及的水平上,我希望这通常不是致命的问题-如果开关点受其他信号的轻微影响,可能会降低输出精度。

这种杂散输入通常仅在开关决策电压非常接近开关阈值时才影响开关决策电压,因为在周期的其他点,电压将足够大以至于噪声不会影响它们。例如,如果分压输出馈入Vref引脚且= Vref =例如0.8V时出现开关点,则如果Vin为0.799 V,则耦合到Vsense的检测线上的噪声可能导致+ 0.001V的变化它切换得早。但是,如果Vsense为0.700伏,则您需要+ 0.1V噪声才能触发开关

更高的频率Vout上的噪声相对于Vsense来说是相当自由的,因为从Vsense到Vout的参考分频器通常有一个上限。这极大地改善了对瞬态的响应时间,去除噪声会导致转换器致命地追逐自己的尾巴。问我我怎么知道:-)。

如果N个转换器在频率等方面是异步的,则在整个周期内将随机出现毛刺,并希望总体效果不大。


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如果您以不同的频率运行 降压,则需要注意拍频 -跳动会显示为输入DC上的谐波含量,并且如果未滤波,则降压环路补偿可能无法处理它并使它传递到输出而没有衰减。

良好的输入滤波非常重要(在每个转换器的输入附近正确放置高频陶瓷和/或薄膜电容器),以及良好的布局实践(使开关节点尽可能紧密,在降压器之间保持物理隔离并且不混用电源)很重要。 /控制它们之间的路由等)。


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我的经验:一项特殊的工作是将两个切换器锁定到相同的频率,然后在第二次迭代PCB上错误地将“锁定”它们的组件留在了一起,这对基带噪声没有任何影响。也不影响电源效率。

这项工作与多个应变仪放大器等非常相似。

就EMC而言,就像@The Photon所说的那样,使用两个频率是因为发射可能会更少,并且这是由多个SMPSU芯片的制造商支持的,他们调整了开关频率来避免这种情况。

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