同步开关稳压器电磁干扰的来源与对策

品慧电子讯同步开关稳压器由于效率高，在负载点（POL）电源领域广泛应用。但是相对于异步开关稳压器，同步开关稳压器可能会产生额外的电磁干扰。本文通过比较这两种开关稳压器，阐明同步开关稳压器额外的电磁干扰产生的来源，以及如何使用肖特基二极管来减少此类电磁干扰。最后给出产品选型方面的小技巧。

同步开关稳压器VS异步开关稳压器

开关稳压器的工作原理是：通过重复切换开关（如下图的S1、S2）的“通”和“断”状态，把DC输入电压转化成PWM波形，然后使用电感、电容等能量存贮部件使其平滑，以转换成所希望的DC输出电压。

而同步开关稳压器与异步开关稳压器之间的主要区别在于：同步开关稳压器使用晶体管S2来代替二极管D1。（如下图电路所示）

图1：同步开关稳压器与异步开关稳压器比较

通常来说, 晶体管开关承载电流时的压降要比二极管更低。因此同步开关稳压器的能量损耗更小，效率更高。但是与异步开关稳压器相比，同步开关稳压器容易产生额外的电磁干扰。那么额外的电磁干扰是怎么产生的呢？

电磁干扰的来源与对策

同步开关稳压器有一个天生的缺陷，就是当S1与S2同时导通时，会产生短路危险，这会损坏开关。所以必须确保两个开关永远不会同时导通。为了个避免这种情况发生，会采取一些措施，而这些措施可能会带来额外的电磁干扰。我们来梳理一下这个过程是如何发生的。

图2：同步开关稳压器电磁干扰产生的原因和解决方案(点击图片放大，查看详情)

我们可以使用一个额外的肖特基二极管来减少此类电磁干扰。肖特基二极管的反向恢复时间非常短，甚至反向恢复时间为0。并且在死区时间开始时，能非常快速地吸收电流。这可减缓开关节点处的电压陡降，从而减少由于耦合效应而产生并分布到电路上的电磁干扰。

下图是一个典型的降压同步开关稳压电路（查看Scheme-it原理图），其使用ADI ADP2443为同步开关稳压芯片。采用N沟道MOSFET和额外的肖特基二极管，可最大限度地减少干扰。

图3：肖特基二极管在同步开关稳压器中的应用

电路中关键元器件选型

同步/异步开关稳压器选型

异步开关稳压器是简单且牢固的方式，而同步开关稳压器效率更高。如何在选型时区分这两类稳压器呢？

Digi-Key官网上，开关稳压器选型列表中，提供了许多可供选择的参数。在“同步整流器”栏中选择“是”，对应的就是同步开关稳压器。

图4：Digi-Key同步/异步开关稳压器选型

肖特基二极管选型

肖特基二极管可以设计得非常紧凑，因为它仅在死区时间内，短时间承载电流。

它的特点是：仅在死区时间承载电流，温升小、尺寸小、成本低、结构紧凑。

Digi-Key官网上，肖特基二极管选型列表中，提供“反向恢复时间”栏。为了减少额外的电磁干扰，反向恢复时间越小越好。

图5：Digi-Key肖特基二极管选择选型

本文小结

同步开关稳压器效率高，在各个领域有着广泛的应用，但是与此同时它可能会伴有额外电磁干扰的产生。只有了解其中的原理，对症下药，才能花费最小的成本，药到病除。

来源：Digi-Key 作者：Alan Yang