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發布時間：2021-09-03 17:13
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Ott關于不同模式電磁干擾水平的公式(2)示意了回路面積對電路電磁干擾水平產生的直接線性影響。E=263×10-16(f2AI)(1/r) (2)輻射場正比于下列參數：涉及的諧波頻率(f，單位Hz)、回路面積(A，單位m2)、電流(I)和測量距離(r，單位m)。此概念可以推廣到所有利用梯形波形進行電路設計的場合，不過本文僅討論電源設計。參考圖4中的交流模型，研究其回路電流流動情況：起點為輸入電容器，然后在Q1導通期間流向Q1，再通過L1進入輸出電容器，后返回輸入電容器中。當Q1關斷、Q2導通時，就形成了第二個回路。之后存儲在L1內的能量流經輸出電容器和Q2，如圖5所示。圖2所示的電流波形(Q和Q2on)不是很規則的梯形，但是我們的操作自由度也就更大，因為導體電流的過渡相對較慢，所以可以應用HenryOtt經典著作《電子系統中的噪聲降低技術》中的公式1。這些回路面積控制對于降低電磁干擾是很重要的，在PCB走線布線時就要預先考慮清器件的布局問題。當然，回路面積能做到多小也是有實際限制的。
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從公式2可以看出，減小開關節點的回路面積會有效降低電磁干擾水平。如果回路面積減小為原來的3倍，電磁干擾會降低9.5dB，如果減小為原來的10倍，則會降低20 dB。設計時，從化圖4和圖5所示的兩個回路節點的回路面積著手，細致考慮器件的布局問題，同時注意銅線連接問題。盡量避免同時使用PCB的兩面，因為通孔會使電感顯著，進而帶來其他問題。恰當放置高頻輸入和輸出電容器的重要性常被忽略。若干年以前，我所在的公司曾把我們的產品設計轉讓給國外制造商。結果，我的工作職責也發生了很大變化，我成了一名顧問，幫助電源設計新手解決文中提到的一系列需要權衡的事宜及其他眾多問題。并將干式變壓器技術成功的應用于高頻高壓電源,取消了高壓變壓器油箱,使變壓器系統的體積進一步減小。這里有一個含有集成鎮流器的離線式開關的設計例子：設計人員希望降低終功率級中的電磁干擾。我只是簡單地將高頻輸出電容器移動到更靠近輸出級的位置，其回路面積就大約只剩原來的一半，而電磁干擾就降低了約 6dB。而這位設計者顯然不太懂得其中的道理，他稱那個電容為“魔法帽子”，而事實上我們只是減小了開關節點的回路面積。
開關電源不同于線性電源，開關電源利用的切換晶體管多半是在全開模式（飽和區）及全閉模式（截止區）之間切換，這兩個模式都有低耗散的特點，切換之間的轉換會有較高的耗散，但時間很短，因此比較節省能源，產生廢熱較少。理想上，開關電源本身是不會消耗電能的。電壓穩壓是透過調整晶體管導通及斷路的時間來達到。相反的，線性電源在產生輸出電壓的過程中，晶體管工作在放大區，本身也會消耗電能。所以開關管數越多，DC/DC轉換器的輸出功率越大，四管式比兩管式輸出功率大一倍，單管式輸出功率只有四管式的1/4。開關電源的高轉換效率是其一大優點，而且因為開關電源工作頻率高，可以使用小尺寸、輕重量的變壓器，因此開關電源也會比線性電源的尺寸要小，重量也會比較輕。
開關電源大致由主電路、開關電源控制電路、檢測電路、輔助電源四大部份組成。1、主電路沖擊電流限幅：限制接通電源瞬間輸入側的沖擊電流。輸入濾波器：其作用是過濾電網存在的雜波及阻礙本機產生的雜波反饋回電網。整流與濾波：將電網交流電源直接整流為較平滑的直流電。逆變：將整流后的直流電變為高頻交流電，這是高頻開關電源的核心部分。輸出整流與濾波：根據負載需要，提供穩定可靠的直流電源。2、控制電路一方面從輸出端取樣，與設定值進行比較，然后去控制逆變器，改變其脈寬或脈頻，使輸出穩定，另一方面，根據測試電路提供的數據，經保護電路鑒別，提供控制電路對電源進行各種保護措施。如：使用線性電源時要加散熱片，提高電源模塊的負載，確保不小于10%的額定負載，降低環境溫度，保持散熱良好。3、檢測電路提供保護電路中正在運行中各種參數和各種儀表數據。4、輔助電源實現電源的軟件（遠程）啟動，為保護電路和控制電路（PWM等芯片）工作供電。
