基于PC的實(shí)驗(yàn)室儀器平臺(tái)使自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室設(shè)置和數(shù)據(jù)收集變得簡(jiǎn)單而有效。工程師對(duì)用于儀表系統(tǒng)(如外圍組件互連(PCI)的儀表擴(kuò)展(PXIe)系統(tǒng))的DC/DC轉(zhuǎn)換器具有獨(dú)特的要求，包括：低電磁干擾(EMI)、小尺寸解決方案、高效率、寬輸入電壓范圍以及良好的線路和負(fù)載調(diào)節(jié)。本文讓我們了解這些不同的要求，以及電源模塊如何幫助滿足這些要求。

低電磁干擾(EMI)

因?yàn)镋MI會(huì)導(dǎo)致設(shè)備性能下降和潛在的故障，實(shí)驗(yàn)室儀器對(duì)其有著極其嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。由于固有的開(kāi)關(guān)作用，基于開(kāi)關(guān)模式的DC/DC電源是EMI的主要原因。

圖1所示為降壓穩(wěn)壓器的基本連接圖。在降壓穩(wěn)壓器中，由電感器L、輸出電容器COUT和低側(cè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管QLS形成的環(huán)路具有連續(xù)的電流。但是，由于FET的開(kāi)關(guān)作用，在由高側(cè)開(kāi)關(guān)QHS、低側(cè)開(kāi)關(guān)QLS和輸入電容器CIN產(chǎn)生的環(huán)路中存在不連續(xù)的電流流動(dòng)。

圖 1：簡(jiǎn)化的降壓穩(wěn)壓器圖

由連接走線包圍的區(qū)域決定了在此不連續(xù)電流的路徑中將存在多少寄生電感。公式1表明，流經(jīng)電感的開(kāi)關(guān)電流會(huì)在其兩端產(chǎn)生電壓差。

因此，這種設(shè)置無(wú)意中會(huì)導(dǎo)致電壓尖峰和EMI，如圖2所示。

圖 2：電壓尖峰和EMI

雖然這不可避免，但讓輸入電容極其靠近兩個(gè)FET的簡(jiǎn)單布局有助于減小環(huán)路面積，減小寄生電感，降低電壓尖峰并降低EMI。

功率模塊在此具有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)檩斎腚娙萜魍ǔ＜稍诜庋b內(nèi)且極其靠近集成電路(IC)。類(lèi)似的邏輯也適用于集成在功率模塊中的自舉電容器。

組件選擇

如圖1所示，除走線長(zhǎng)度外，具有大寄生效應(yīng)的不良元件會(huì)使情況惡化，因?yàn)樗鼈兲幱诿}沖電流的路徑中。開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)的面積和電感的選擇直接影響EMI。開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)太大，且非屏蔽電感器具有大寄生電容會(huì)散發(fā)出大量噪聲。

如圖3所示，由于模塊電源集成了很多無(wú)源器件，使得開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)區(qū)域得到了很好的優(yōu)化。

圖 3：電源模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)

流經(jīng)電感器的電流會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，未經(jīng)抑制的磁場(chǎng)導(dǎo)致更差的EMI，非屏蔽電感器對(duì)于該磁場(chǎng)沒(méi)有抑制方法。