5、高频化带来的一系列问题 假设上面的一系列问题都解决了,真正做到高频化还需要解决一系列工程上的问题,比如在高频下,电路的寄生参数往往会严重影响电源的性能(如变压器原副边的寄生电容,变压器的漏感,PCB布线之间的寄生电感和寄生电容等等),造成一系列电压电流波形震荡和EMI的问题,如何消除寄生参数的影响,甚至进一步地,如何利用寄生参数为电路服务,都是有待研究的问题。 ps,对于高频化应用的实际工程应用的问题,还有很重要的一块是高频驱动电路的设计。 当然,随着新器件(SiC, GaN)的兴起,开关电源高频化的研究方兴未艾,开关电源的高频化一定是趋势,而且有望给电力电子带来又一次革命。让我们拭目以待。 6、EMI和干扰,PCB布局难度增大在我接触EMI前,很多老工程师以他们有丰富的EMI调试经验来鄙视我们这些菜鸟,搞的我一直以为EMI是门玄学,也有很多人动不动就拿EMI出来吓人。我想说EMI确实很难理解,很难有精确的纸面设计,但是通过研究我们还是能知道大概趋势指导设计,而不是一些工程嘴里完全靠trial and error的流程。我先给出结论,EMI确实和开关频率不成线性关系,某些开关频率下,EMI滤波器的转折频率较高,但是总体趋势而言,是开关频率越高,EMI体积越小! 我知道很多人可能开始喷我了,怎么可能,di/dt和dv/dt都大了,怎么可能EMI滤波体积还小了。我想说一句,共模和差模滤波器的没有区别,相同的截止频率下,高频的衰减更大!就算你高频下共模噪声越大,但是你的记住,这个频率下LC滤波器的衰减更大,想想幅频曲线吧。为了说明这个结论,我给出一些定量分析结果。这些EMI分析均基于AC/DC三相整流,拓扑为维也纳整流。我分别给出了1Mhz和500Khz的共模噪声,可以看出,500khz共模滤波器需要的截止频率为19.2kHz,1MHz为31.2kHz。 这张图给出了不同频率下共模和差模滤波器转折频率的关系,可以看出,一些低频点EMI滤波器体现出了非常好的特性。例如70Khz,140Khz。而这两个开关频率是工业界常用的两个开关频率,非常讨巧,因为EMI噪声测试是150KHz到30MHz。不过这个也与拓扑有关。 假设上述的功率器件损耗解决了,真正做到高频还需要解决一系列工程问题,因为在高频下,电感已经不是我们熟悉的电感,电容也不是我们已知的电容了,所有的寄生参数都会产生相应的寄生效应,严重影响电源的性能,如变压器原副边的寄生电容、变压器漏感,PCB布线间的寄生电感和寄生电容,会造成一系列电压电流波形振荡和EMI问题,同时对开关管的电压应力也是一个考验。
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