利用相移时延技术改善DC/DC转换器同步与性能

"数据转换/信号处理中的如何利用相移时延改善DC/DC转换器性能" 在电力电子系统中，尤其是涉及FPGA、DSP和微处理器等高性能数字设备的负载点(POL)电源设计中，DC/DC转换器扮演着关键角色。然而，这些转换器在工作时产生的高输入RMS电流和噪声可能引发传导型和辐射型电磁干扰(EMI)，增加系统I2R功率损耗。为解决这些问题，设计人员通常采用高输入滤波器，但这会带来额外的成本。 在音频系统中，一个特别关注的问题是“拍频”，即多个DC/DC转换器之间的开关频率差，如果这个差值落在音频范围内（例如100Hz到23kHz），就可能导致音频放大器受到干扰，影响系统性能。 本文重点讨论了一种称为相移时延的技术，它用于同步主/从配置的多个DC/DC降压稳压器。通过调整转换器开关事件的相对时间，可以实现相位的偏移，避免ON时间重叠，从而减少RMS电流、降低纹波和输入电容需求，这不仅改善了系统的电磁兼容性(EMC)，还提高了功率效率。此外，相移技术还有助于消除对高额定输入滤波器的需求，并解决由拍频引起的干扰问题。 如图1所示，主转换器负责设定工作频率，而从转换器则按照与主转换器的相位关系进行同步。同步多个DC/DC转换器通道的实现并不复杂，但精确控制相移却是一项技术挑战。图2展示了同相和异相配置的转换器，两者都能提供24A的输出电流，通过增加相数还可以进一步提升输出能力。在同相和异相配置中，每个转换器的开关事件被精心安排，以优化系统性能。 在实际应用中，设计人员可以利用专用的控制芯片或软件算法来设置和调整各个转换器的相移。这种灵活性使得系统能够适应不同的工作条件和负载变化，确保在整个操作范围内保持稳定和高效。 总结起来，相移时延技术在多通道DC/DC转换器同步中起到至关重要的作用，它有效地减少了电磁干扰，提高了电源系统的整体性能。对于那些需要在噪声敏感环境中运行的系统，如音频设备或通信设备，这一技术显得尤为关键。通过巧妙地应用相移，设计人员可以创建出既高效又低干扰的电源解决方案，满足现代电子系统对高精度、低噪声电源的需求。