从设计到维修，全方位学习开关电源

空比为：

　　D＝1－Vi/Vo＝1－5.5/12＝0.542 （7）

　　当开关管导通时，电感器上的电压为：

　　V＝Vi＝5.5V （8）

　　当开关管关断时，电感器上的电压为：

　　V＝Vo＋Vd－Vi＝6.8V （9）

　　把公式6/7/8代入公式2得出：

　　请注意，升压电源与降压电源不同，前者的负载电流并不是一直由电感电流提供。当开关管导通时，电感电流经过开关管流入地，而负载电流由输出电容提供，因此输 出电容必须有足够大的储能容量来提供这一期间负载所需的电流。但在开关管关断期间，流经电感的电流除了提供给负载，还给输出电容充电。

　　一般而言，电感值变大，输出纹波会变小，但电源的动态响应也会相应变差，所以电感值的选取可以根据电路的具体应用要求来调整以达到最理想效果。开关频率的提 高可以让电感值变小，从而让电感的物理尺寸变小，节省电路板空间，因此目前的开关电源有往高频发展的趋势，以适应电子产品的体积越来越小的要求。

　　如何抑制开关电源纹波的产生 我们最终的目的是要把输出纹波降低到可以忍受的程度，达到这个目的最根本的解决方法就是要尽量避免纹波的产生，首先要清楚开关电源纹波的种类和产生原因。

　　随着SWITCH的开关，电感L中的电流也是在输出电流的有效值上下波动的。所以在输出端也会出现一个与SWITCH同频率的纹波，一般所说的纹波就是指这个。它与输出电容的容量和ESR有关系。这个纹波的频率与开关电源相同，为几十到几百KHz。

　　另外，SWITCH一般选用双极性晶体管或者MOSFET，不管是哪种，在其导通和截止的时候，都会有一个上升时间和下降时间。这时候在电路中就会出现一个与SWITCH上升下降时间的频率相同或者奇数倍频的噪声，一般为几十MHz。同样二极管D在反向恢复瞬间，其等效电路为电阻电容和电感的串联，会引起谐振，产生的噪声频率也为几十MHz。这两种噪声一般叫做高频噪声，幅值通常要比纹波大得多。

　　如果是AC／DC变换器，除了上述两种纹波（噪声）以外，还有AC噪声，频率是输入AC电源的频率，为50～60Hz左右。还有一种共模噪声，是由于很多开关电源的功率器件使用外壳作为散热器，产生的等效电容导致的。因为本人是做汽车电子研发的，对于后两种噪声接触较少，所以暂不考虑。

　　开关电源的EMI设计经验分享

　　开关电源的EMI干扰源集中体现在功率开关管、整流二极管、高频变压器等，外部环境对开关电源的干扰主要来自电网的抖动、雷击、外界辐射等。

　　1.开关电源的EMI源

　　开关电源的EMI干扰源集中体现在功率开关管、整流二极管、高频变压器等，外部环境对开关电源的干扰主要来自电网的抖动、雷击、外界辐射等。

　　（1）功率开关管

　　功率开关管工作在On-Off快速循环转换的状态，dv/dt和di/dt都在急剧变换，因此，功率开关管既是电场耦合的主要干扰源，也是磁场耦合的主要干扰源。

　　（2）高频变压器

　　高频变压器的EMI来源集中体现在漏感对应的di/dt快速循环变换，因此高频变压器是磁场耦合的重要干扰源。

　　（3）整流二极管

　　整流二极管的EMI来源集中体现在反向恢复特性上，反向恢复电流的断续点会在电感（引线电感、杂散电感等）产生高 dv/dt，从而导致强电磁干扰。

　　（4）PCB

　　准确的说，PCB是上述干扰源的耦合通道，PCB的优劣，直接对应着对上 述EMI源抑制的好坏。

　　2.开关电源EMI传输通道分类

　　（一）。 传导干扰的传输通道

　　（1）容性耦合

　　（2）感性耦合

　　（3）电阻耦合

　　a.公共电源内阻产生的电阻传导耦合

　　b.公共地线阻抗产生的 电阻传导耦合

　　c.公共线路阻抗产生的电阻传导耦合

　　（二）。 辐射干扰的传输通道

　　（1）在开关 电源中，能构成辐射干扰源的元器件和导线均可以被假设为天线，从而利用电偶极子和磁偶极子理论进行分析；二极管、电容、功率开关管可以假设为电偶极子，电 感线圈可以假设为磁偶极子；

　　（2）没有屏蔽体时，电偶极子、磁偶极子，产生的电磁波传输通道为空气（可以假设为自由空间）；

　　（3）有屏蔽体时，考虑屏蔽体的缝隙和孔洞，按照泄漏场的数学模型进行分析处理。

　　3.开关电源EMI抑制的9大措施

　　在开关电源中，电压和电流的突变，即高dv/dt和di/dt，是其EMI产生的主要原因。实现开关电源的EMC设计技术措施主要基于以下两点：

　　（1）尽量减小电源本身所产生的干扰源，利用抑制干扰的方法或产生干扰较小的元器件和电路，并进行合理布局；

　　（2）通过接地、滤波、屏蔽 等技术抑制电源的EMI以及提高电源的EMS。

　　分开来讲，9大措施分别是：

　　（1）减小dv/dt和di/dt（降 低其峰值、减缓其斜率）

　　（2）压敏电阻的合理应用，以降低浪涌电压

　　（3）阻尼网络抑制过冲

　　（4）采用软恢复特 性的二极管，以降低高频段EMI

（5）有源功率因数校正，