中心議題：

• 脈寬調製式與準諧振零電流開關的工作比較

解決方案：

• 采用正向開關拓樸
• 利用調節脈衝的寬度來提供輸出電壓及足夠的電流
• 選擇一個合適的拓撲架構

所有的電子設備都是以直流電供電的，通常是經過AC整流。再由DC-DC轉換器轉壓

，轉到負載所需的電壓。目前
，大部份的DC-DC轉zhuan換huan器qi己ji普pu遍bian以yi高gao頻pin率lv的de開kai關guan技ji術shu為wei基ji礎chu，有you效xiao的de高gao頻pin率lv開kai關guan一yi直zhi被bei視shi為wei模mo塊kuai功gong率lv密mi度du大da小xiao

，性xing能neng表biao現xian優you劣lie的de關guan鍵jian。開kai關guan頻pin率lv愈yu高gao，所suo用yong的de磁ci性xing元yuan件jian和he電dian容rong愈yu小xiao，反fan應ying時shi間jian更geng快kuai

，噪zao聲sheng更geng低di
，所suo需xu濾lv波bo器qi較jiao細xi小xiao。
　　
但是所有的DC-DC轉換器還是會產生電磁幹擾(EMI)huozhezaoshengde
，ersuochanshengdezaoshengshuiping，bulunshigongmode，chamodehuozheshifushezaosheng，huiyinweibutongdeshengchanchang
，huozheshicaiyongbutongdezhuanhuanjishuerchanshenghendadechayi，zhexiechabiedegenyuanzaiyuzhexiezaoshengshiruhechanshengde。
　　
雖然沒有一種功率轉換拓樸結構是完美的
，但有些拓樸結構是特別配合某些應用要求的。市麵上有上百種的DC-DC轉換器，各有不同的設計和拓撲結構
，大體可以歸為兩大類：脈寬調製式(PWM)和準諧振零電流開關(ZCS)兩種。
　　
要完全了解數量這麼多的拓樸結構是非常艱巨的任務
，本文隻著重分析兩種主流拓樸結構的噪聲表現。具體比較固定頻率DC-DC轉換器(PWM)和變頻準諧振DC-DC轉換器(零電流ZCS)的表現。
　　
脈寬調製式與準諧振零電流開關的比較
　　
脈寬調製式(PWM)模塊的功率密度是有局限的，因為它需要在工作效率和開關頻率間作取舍。問題的核心在於“開關損耗”。開(kai)關(guan)元(yuan)件(jian)在(zai)瞬(shun)時(shi)導(dao)通(tong)和(he)關(guan)斷(duan)時(shi)，使(shi)電(dian)感(gan)電(dian)流(liu)產(chan)生(sheng)不(bu)連(lian)續(xu)性(xing)的(de)狀(zhuang)態(tai)，因(yin)而(er)產(chan)生(sheng)熱(re)量(liang)。由(you)開(kai)關(guan)損(sun)耗(hao)引(yin)發(fa)的(de)功(gong)耗(hao)，會(hui)直(zhi)接(jie)隨(sui)著(zhe)脈(mai)寬(kuan)調(tiao)製(zhi)式(shi)模(mo)塊(kuai)的(de)開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv)增(zeng)高(gao)而(er)增(zeng)大(da)
，直(zhi)至(zhi)它(ta)變(bian)為(wei)一(yi)個(ge)顯(xian)著(zhe)的(de)耗(hao)損(sun)成(cheng)因(yin)，達(da)到(dao)了(le)那(na)一(yi)點(dian)，效(xiao)率(lv)會(hui)迅(xun)速(su)減(jian)低(di)

，開(kai)關(guan)元(yuan)件(jian)所(suo)承(cheng)受(shou)的(de)熱(re)及(ji)電(dian)能(neng)應(ying)力(li)變(bian)得(de)無(wu)法(fa)處(chu)理(li)。這(zhe)種(zhong)非(fei)零(ling)電(dian)流(liu)開(kai)關(guan)模(mo)塊(kuai)具(ju)有(you)開(kai)關(guan)損(sun)耗(hao)的(de)屬(shu)性(xing)
，變(bian)為(wei)開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv)障(zhang)礙(ai)，限(xian)製(zhi)了(le)它(ta)提(ti)升(sheng)功(gong)率(lv)密(mi)度(du)的(de)能(neng)力(li)。
　　
準諧振的零電流開關轉換器采用正向開關拓樸，隻在電流經過零的時侯才開關，克服了開關頻率障礙。每個開關周期傳送等量的“能量包”到模塊的輸出端。每個“開”與“關”都在零電流的瞬間進行，形成一種近於沒有功耗的開關。零電流開關轉換器的工作頻率可超出1MHz。它避免了傳統拓樸結構那不連續性電流的特性

；實現“無功耗”的把能量由輸入傳輸至輸出
，大大減低傳導和輻射噪聲。
　　
由PWM和ZCS轉換器衍生出來的噪聲是有很大分別的。圖1比較PWM和ZCS轉換器的傳導噪聲，很明顯的，ZCS轉zhuan換huan器qi的de波bo形xing是shi一yi個ge正zheng弦xian波bo而er不bu是shi方fang波bo。此ci外wai
，由you於yu電dian流liu的de波bo形xing沒mei有you幾ji乎hu垂chui直zhi上shang升sheng和he下xia降jiang的de尖jian削xue部bu份fen，而er且qie諧xie波bo含han量liang較jiao低di，減jian少shao寄ji生sheng元yuan件jian的de應ying力li，因yin而er噪zao聲sheng更geng低di。相xiang反fan
，PWM的輸入電壓是以固定頻率開關(一般是數百kHz)，做成一連串的脈衝，利用調節脈衝的寬度來為負載提供正確的輸出電壓及足夠的電流。滿載時
，電流的波形好像是一個方波(圖2)。


圖1–帶共模扼流圈的零電流開關轉換器(圖左)和帶濾波器的脈寬調製轉換器(圖右)的傳導輸入噪聲頻譜。

圖2-零電流開關和脈寬調製式架構的電流波形
　　
很多電源工程師都以為，濾掉固定頻率轉換器所產生的噪聲比濾掉變頻轉換器的來得容易，事實剛好相反1。這隻是“固定頻率”這名詞帶來的錯覺。基本上是個“誤稱”。因為兩個架構都同時擁有大體固定頻率的元素

，和因應操作點而改變的不固定頻率元素。
　　
轉換器規格:48V輸入，5V輸出
，30A。　　
　　
圖2比較電流流到主開關的波型圖。準諧振轉換器的頻寬或導通時間T1是固定的

，而開關頻率T2是可變的。相反，PWM轉換器的開關周期是固定的
，而頻寬是可變的。圖3顯示這兩個拓撲產生的噪聲圖譜。


圖3–PWM(上圖）和零電流開關（下圖）的電流波形和頻譜。注：波形並不按比例繪製。
　　
然ran而er，在zai變bian頻pin的de設she計ji，因yin為wei它ta基ji本ben上shang是shi一yi個ge半ban波bo整zheng流liu的de正zheng弦xian波bo
，沒mei有you涉she及ji電dian流liu波bo型xing的de上shang升sheng及ji下xia降jiang陡dou邊bian的de高gao頻pin份fen量liang。因yin此ci，變bian頻pin轉zhuan換huan器qi的de波bo型xing頻pin譜pu幅fu度du較jiao低di，帶dai寬kuan也ye較jiao窄zhai。
　　
在PWM變換器，大部分能量是在固定頻率及其奇數倍數﹝諧波﹞上的。一個100kHz的PWM變換器，它的傳導噪聲主要在100kHz，有一些在300和500kHz。因為它是方波，在10–30MHz間有明顯的諧波，也就是高的di/dt激發了轉換器內的寄生元件。需預備足夠的輸入濾波器來濾掉滿載時的100kHz噪聲。這些轉換器的波形，頻譜噪聲水平較高
，諧波分布範圍較廣。
　　
顯然

，如要盡量減少DC-DC轉(zhuan)換(huan)器(qi)的(de)噪(zao)聲(sheng)，第(di)一(yi)個(ge)步(bu)驟(zhou)應(ying)是(shi)選(xuan)擇(ze)一(yi)個(ge)合(he)適(shi)的(de)拓(tuo)撲(pu)架(jia)構(gou)，如(ru)固(gu)有(you)共(gong)模(mo)噪(zao)聲(sheng)較(jiao)低(di)的(de)零(ling)電(dian)流(liu)開(kai)關(guan)。此(ci)外(wai)，在(zai)噪(zao)聲(sheng)敏(min)感(gan)的(de)應(ying)用(yong)，應(ying)避(bi)免(mian)使(shi)用(yong)具(ju)以(yi)下(xia)特(te)性(xing)的(de)轉(zhuan)換(huan)器(qi)。如(ru)把(ba)控(kong)製(zhi)器(qi)件(jian)安(an)裝(zhuang)在(zai)銅(tong)板(ban)，這(zhe)樣(yang)會(hui)使(shi)把(ba)初(chu)級(ji)控(kong)製(zhi)元(yuan)件(jian)和(he)次(ci)級(ji)控(kong)製(zhi)元(yuan)件(jian)間(jian)，透(tou)過(guo)銅(tong)板(ban)產(chan)生(sheng)寄(ji)生(sheng)電(dian)容(rong)
，因(yin)而(er)形(xing)成(cheng)更(geng)高(gao)幅(fu)度(du)的(de)共(gong)模(mo)噪(zao)聲(sheng)。