基于便携式设备可降低电磁干扰(EMl)新技术的应用

问题的提出与方案的呈现

1.1 首先应对便携式设备内部和外部产生的EMI(电磁干扰)与影响作分析。

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叫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图见图1(a)(b)所示。

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（电磁干扰）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，究其原因：

其一、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，则此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。但确切地说，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。

其二、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。值此作重点介绍：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。传统D类放大器存在的问题

传统D类放大器的一个主要缺点就是它需要外部LC滤波器。这不仅增加了方案总成本和电路板空间，也可能因滤波元件的非线性而引入额外失真。很多D类放大器还会使用全桥输出级。全桥电路使用两个半桥输出级，并以差分方式驱动负载。这种负载连接方式通常称为桥接负载(BTL)。全桥结构是通过转换负载的导通路径来工作的。因此负载电流可以双向流动，无需负电源或隔直电容。传统的、基于PWM的BTL型D类放大器各输出波形。各输出波形彼此互补，从而在负载两端产生一个差分PWM信号。与半桥式拓扑类似，输出端需要一个外部LC滤波器，用于提取低频音频信号并防止在负载上耗散高频能量。

与所有传统D类放大器一样，基于PWM方式的典型D类放大器需要外部滤波元件，会产生EMI/EMC兼容性问题，并且THD+N性能较差，因此与线性放大器相比，它的高效优势大为失色。然而，现代D类放大器采用先进的调制和反馈技术，可很好地缓解上述问题。

利用反馈网络改善性能

许多D类放大器采用PWM输出至器件输入的负反馈环路。闭环方案不仅可以改善器件的线性，而且使器件具备电源抑制能力。开环放大器却正相反，它的电源抑制能力微乎其微。在闭环拓扑中，因为会检测输出波形并将其反馈至放大器的输入端，所以能够在输出端检测到电源的偏离情况，并通过控制环路对输出进行校正。闭环设计的优势是以可能出现的稳定性问题为代价的，这也是所有反馈系统共同面临的问题。因此必须精心设计控制环路并进行补偿，确保在任何工作条件下都能保持稳定。

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