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技術(shù)專(zhuān)題
PCB設(shè)計(jì)電壓調(diào)節(jié)模塊擴(kuò)頻頻率調(diào)制可降低EMI
通信設(shè)備中的電場(chǎng)和磁場(chǎng)會(huì)干擾通信信號(hào)，從而引起電磁干擾（EMI），并通過(guò)注入噪聲來(lái)降低系統(tǒng)性能。在便攜式電子設(shè)備中，調(diào)壓模塊（VRM）會(huì)同時(shí)產(chǎn)生傳導(dǎo)和輻射EMI。VRM通常是開(kāi)關(guān)模式電源，利用調(diào)制技術(shù)來(lái)輸出所需的DC電壓。在VRM中，可以采用擴(kuò)頻調(diào)頻作為降低EMI的技術(shù)。通過(guò)使用此技術(shù)，噪聲可以在更寬的帶寬上傳播，并且可以消除特定頻率下出現(xiàn)的峰值和平均噪聲。
帶時(shí)鐘信號(hào)的VRM提供給開(kāi)關(guān)設(shè)備
VRM擴(kuò)頻頻率調(diào)制
在通信系統(tǒng)板中用作VRM的開(kāi)關(guān)模式DC-DC穩(wěn)壓器利用擴(kuò)頻頻率調(diào)制技術(shù)來(lái)降低EMI和噪聲。通常，DC-DC轉(zhuǎn)換器采用固定或恒定開(kāi)關(guān)頻率操作。這種調(diào)制方法的快速切換會(huì)產(chǎn)生基頻和諧波頻率的噪聲，以及傳導(dǎo)和輻射的EMI。
不良的pcb設(shè)計(jì)布局以及電容器和電感器的不良放置會(huì)增加EMI和噪聲的影響，并且通常是導(dǎo)致VRM問(wèn)題的主要原因。在某些包含多個(gè)DC-DC穩(wěn)壓器的電子設(shè)備中，EMI和噪聲集中在一個(gè)特定的頻率上，并開(kāi)始危害正常的電路操作和鄰近系統(tǒng)。擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)通過(guò)集中于任何特定頻率來(lái)分散噪聲。試圖降低EMI的能量，振幅和強(qiáng)度。它還可以補(bǔ)償DC-DC轉(zhuǎn)換器中的輸入電流和輸出電壓紋波。
在擴(kuò)頻調(diào)制中，開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器的時(shí)鐘頻率是不固定的。調(diào)制時(shí)鐘的頻率不斷變化，因此每次都會(huì)產(chǎn)生不同頻率的噪聲和諧波。時(shí)鐘在擴(kuò)頻調(diào)制中繼續(xù)運(yùn)行。通過(guò)使用非固定頻率時(shí)鐘，可以相對(duì)降低EMI峰值能量，并將EMI能量分配到其他頻率。
擴(kuò)頻頻率調(diào)制技術(shù)
即使周期性調(diào)頻在擴(kuò)展噪聲頻譜方面很有效，我們的討論仍將集中在偽隨機(jī)調(diào)制上。在這種技術(shù)中，時(shí)鐘以偽隨機(jī)方式從一個(gè)頻率轉(zhuǎn)換到另一頻率。這提供了基頻的充分衰減和更寬的頻譜擴(kuò)展。
偽隨機(jī)調(diào)制中流行的方法是隨機(jī)脈沖位置調(diào)制（RPPM），隨機(jī)脈沖寬度調(diào)制（RPWM），以及具有固定占空比（RCFMFD）或具有可變占空比（RCFMVD）的隨機(jī)載波頻率調(diào)制。在RPPM中，時(shí)鐘脈沖的位置在每個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)都是隨機(jī)的。它與恒定PWM開(kāi)關(guān)相當(dāng)，時(shí)鐘周期的起始位置是隨機(jī)的，而不是在開(kāi)關(guān)周期開(kāi)始時(shí)開(kāi)始。在RPWM中，平均脈沖寬度保持在所需的占空比，但是脈沖寬度連續(xù)變化。RCFMFD的特性是具有隨機(jī)開(kāi)關(guān)周期的固定占空比。用恒定的脈沖寬度替換RCFMFD中的恒定占空比后，它將轉(zhuǎn)換為RCFMVD。在RCFMVD中，占空比是隨機(jī)的，但是平均占空比滿(mǎn)足期望值。
如果您正在處理可處理電信頻率范圍的穩(wěn)壓電源電路，那么就需要通過(guò)擴(kuò)頻技術(shù)對(duì)其進(jìn)行調(diào)制。VRM擴(kuò)頻頻率調(diào)制通過(guò)將其頻率擴(kuò)展到更寬的帶寬來(lái)降低EMI，噪聲和紋波效應(yīng)。與恒定開(kāi)關(guān)頻率調(diào)制技術(shù)相比，它還提高了效率，總損耗大大降低。