优化 PWM 开关稳压电源尖峰干扰策略

本文主要探讨了PWM（脉冲宽度调制）开关稳压电源在工作过程中产生的尖峰干扰问题。脉冲宽度调制技术因其体积小、效率高而在多个领域得到广泛应用，然而，由于开关三极管的快速切换特性，它会产生宽范围频率的尖峰干扰，这对电源稳定性和周边设备的电磁兼容性构成挑战。 首先，引言部分介绍了PWM开关电源的优势，同时也强调了其工作原理中尖峰干扰的根源。这种干扰源于三极管在导通和截止状态转换时的非理想特性，即在切换过程中无法瞬间达到理想状态，导致电流Is的瞬态变化，进而形成尖峰。电流的大小受开关器件的性能、导通和截止时间以及电路分布参数影响，可能导致电路中的振铃效应。 接下来，文章着重分析了功率开关管瞬时导通持续时间对尖峰干扰的影响。快速的开关速度可以减小干扰的宽度和幅度，但同时也要求更高的器件性能。因此，设计者需权衡速度与干扰抑制的关系，选择合适的开关器件。 针对变压器漏感对电压尖峰的影响，作者指出变压器漏感越大，电压尖峰越高，射频干扰也越大。通过优化磁芯结构（如环型磁芯相对于E型磁芯）和绕线工艺（如交错绕制），可以降低漏感，从而减少尖峰干扰。 此外，开关波形的方正度对尖峰干扰也有显著影响。矩形波的高频分量随频率的增加衰减较慢，而梯形波衰减更快。通过调整开关器件的开关速度，可以改善波形的陡峭度和钝化角，以减小尖峰干扰。 针对开关三极管，文章提出了两种减小尖峰干扰的方法：一是增大集电极-发射极电压Vce的上升时间，这有助于平滑电压变化；二是减小集电极电流Ic的下降时间，减少电流突变。图2电路展示了具体的设计策略。 总结来说，本文深入剖析了PWM开关稳压电源尖峰干扰的形成机制，并提供了减小这种干扰的有效措施，对于提高电源的性能和稳定性，以及确保其在实际应用中的电磁兼容性具有重要的指导意义。