Современная электроника №7/2022

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 37 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2022 регулировка коэффициента усиления «на лету» или динамическая настрой- ка параметров компенсации контура в целях обеспечения стабильной, но при этом быстрой обратной связи. Примером устройства с чисто циф- ровым контуром управления являет- ся ADP1046A, разработанный Analog Devices. Примером понижающего ста- билизатора с цифровым интерфейсом и аналоговым контуром управления, оптимизированным за счёт цифровых воздействий, является LTC3883. Об электромагнитных помехах Электромагнитные помехи всег- да являются темой, на которую следу- ет обращать внимание при разработ- ке импульсных источников питания. Причина в том, что SMPS включает и выключает сильноточный поток за очень короткие промежутки време- ни. Чем быстрее переключение, тем выше общая эффективность системы. Более быстрые переходы переключе- ния сокращают время, в течение кото- рого переключатель частично включён. В течение этого частичного време- ни включения возникает наибольшее количество коммутационных потерь. На рис. 9 показана форма сигнала коммутационного узла SMPS. Давайте представим понижающий регулятор. Высокое напряжение определяется протеканием тока через переключа- тель верхнего плеча, а низкое напря- жение определяется отсутствием проте- кания тока через ключ верхнего плеча. На рис. 9 мы видим, что SMPS гене- рирует шум не только из-за отрегули- рованной частоты переключения, но и из-за скорости перехода переключения, которая намного выше по частоте. Хотя частота переключения обычно состав- ляет от 500 кГц до 3 МГц, время пере- ключения может составлять несколько наносекунд. При времени переключе- ния 1 нс мы увидим в спектре соответ- ствующую частоту 1 ГГц. По крайней мере, обе эти частоты будут рассма- триваться как излучаемое и кондук- тивное излучения. Другие частоты так- же могут появляться из-за колебаний контура регулирования или взаимо- действия между источником питания и фильтрами. Есть две причины, по которым нуж- но стремиться к уменьшению элек- тромагнитных помех. Во-первых, это защита функциональности электрон- ной системы, питаемой от конкретного источника питания. Например, 16-раз- рядный АЦП, используемый в сигналь- ном тракте системы, не должен улавли- вать помехи переключения, исходящие от источника питания. Вторая причи- на заключается в соблюдении опре- делённых стандартов электромагнит- ного излучения, которые вводятся в различных государствах для обеспече- ния совместимости и надёжной работы различных электронных систем. ЭМП бывают двух видов: излучаемые и кондуктивные. Наиболее эффектив- ным способом уменьшения излучае- мых электромагнитных помех являет- ся оптимизация компоновки печатной платы и использование таких техно- логий, как технология «тихих пере- ключателей» от Analog Devices. Также эффективным может быть размеще- ние схемы в экранированной метал- лической коробке. Однако это может быть непрактично и в большинстве слу- чаев обходится очень дорого. Кондуктивные электромагнитные помехи обычно ослабляются допол- нительной фильтрацией. Далее будет обсуждаться такая фильтрация для уменьшения кондуктивных излучений. Фильтрация RC-фильтры – это базовые фильтры нижних частот. Однако в конструкции источника питания каждый фильтр представляет собой не что иное, как LC-фильтр. Часто достаточно просто добавить некоторую индуктивность последовательно, так как она образу- ет фильтр LC или CLC вместе с вход- ными или выходными конденсатора- ми SMPS. Иногда в качестве фильтров используются только конденсаторы, но, учитывая паразитную индуктивность на силовых кабелях или трассах, вме- сте с конденсатором лучше образовать Рис. 8. LTC7820 – мощный DC-DC-контроллер зарядовой подкачки с фиксированным коэффициентом Рис. 9. Скорость переключения, а также частота переключения импульсного источника питания Напряжение коммутационного узла Переключить переход Время На основе частоты переключения