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新型抑制和降低电磁干扰技术在便携式设备中的应用

时间:10-17 来源:互联网 点击:

  本文仅对便携式设备中现在D类放大器应用反馈技术、扩谱调制技术以降低电源电磁干扰技术(EMI)方案及其新一代无滤波器D类放大器作分析说明。并在文章开始对便携式设备内部和外部产生的EMI(电磁干扰技术)与影响作了说明。

  1 问题的提出与方案的呈现

  1.1 便携式设备内部和外部产生的EMI(电磁干扰)与影响

  众所周知,当电信号处于开关状态时,会产生EMI,一旦电信号状态发生变化,电流流动要产生电磁场。所产生的电磁场可通过不同途径与其它电磁信号相互作用。这些产生EMI相互作用可能发生在设备内部或外部。其电磁干扰信号传输途径见图1(a)(b)所示。

  图1 (a)电磁干扰信号示意图(b)电磁干扰信号传输途径

  外部EMI能够扰乱许多设备的运行,其中包括音频设备、电视接收机、内置医疗设备和无线控制系统。由于这些EMI可能产生严重的后果,如今国际上规定了相类似的适用于全世界的要求。如果不能按照这些要求去阻止超过EMI限值的产品销售,就可能会损坏其它产品。

  内部EMI会产生更加错综复杂的后果,可能造成设备内部其它信号无法预测的特性改变。这种EMI会导致难以诊断和修复的间歇发生的可靠性问题。如果设备包含可能被EMI严重破坏的无线整机电路,内部EMI将是一个更加严重的问题。

  1.2 解决方案的呈现

  由上所知,对于如蜂窝电话和笔记本电脑等低功耗便携式设备来说,降低电磁于扰(EMl)与EMC特性,以及延长电池寿命、减少电路板空间等问题往往至关重要,而对于大功率设备(如车载音响系统或平板显示器)来说,则要求最大限度降低散热需求和发热量。在上述二大问题中很重要的是与降低电磁于扰 (EMl)密切相关。其原因分析如下。

  (1)由于便携式设备中开关稳压器能极大地节省空间并具有极低的功耗,开关稳压器正逐步取代线性稳压器,而进入各种新型应用中。但开关稳压器有一个缺点,其内部开关电流可能产生EMI。EMI的峰值能量集中在开关频率上,降低EMI的传统方法是谨慎处理接地、屏蔽和滤波,以控制和抑制稳压器内部开关电流所产生的辐射为主。此外,降低开关电流的幅度和改变频率也能降低EMI。确切地说,多相同步和扩展频谱频率调制(SSEM)及反馈网络技术是降低EMI 的两种强有力的工具。

  (2)在日新月异的多媒体时代新潮中关键的部件--现代D类放大器己成为便携式和大功率应用的理想选择。从而要求现代D类放大器应具有独特的高效特性。为此,当今许多现代D类放大器采用先进的扩谱调制技术,可以降低电磁于扰(EMl)并免去外部滤波器。而省掉外部滤波器器不仅降低了电路板空间要求,同时大幅度降低了很多便携式/紧凑型应用的成本。

  由此推出抑制和降低EMI新技术的应用。对抑制和降低EMI的技术可有二种,其一是通过接地、屏蔽和滤波的方法,但对于高速与频率高的电子系统或便携式设备而言,就显得很传统了。其二就是改变NRZ测试码型功率谱的频率或者幅度与频谱扩散新技术。利用反馈网络与频率扩展技术以改善设备的EMI,是便携设备中的开关稳压器与现代D类放大器中很有效的方案。

  值此,本文仅对其反馈技术、扩谱调制技术在现代D类放大器中降低电磁于扰(EMl)的应用及其新一代无滤波器D类放大器作分析说明。既然这是一个新技术趋势,故本文从系统性的角度出发,首先介绍基于PWM方式的传统D类放大器存在的问题。

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