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汽车电源转换器24v转220v 汽车电源转换器


汽车电源转换器24v转220v 汽车电源转换器

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汽车电源转换器(汽车电源转换器24v至220v)
恶劣汽车和工业环境中的噪声敏感应用需要适合狭窄空空间的低噪声、高效率降压调节器 。通常，选择带MOSFET功率开关的单芯片降压调节器 。与传统控制器IC和外部MOSFET相比，整体解决方案的尺寸相对较小 。单芯片电压调节器可以在高频(远高于AM频带的2 MHz)下工作，也有助于减小外部元件的尺寸 。此外，如果电压调节器的最小导通时间(TON)较低，它可以直接工作在较高的电压轨上，而无需中间电压调节，从而节省空之间的时间并降低复杂性 。缩短最短导通时间需要快速开关沿和最短死区时间控制，以有效降低开关损耗并支持高开关频率操作 。
另一种节省空之间时间的方法是减少满足电磁干扰(EMI)标准和散热要求所需的元件数量 。不幸的是，在许多情况下，简单地缩小转换器尺寸很难满足这些要求 。本文介绍的高级解决方案可以节省空时间，并实现低EMI和出色的散热 。
选择开关模式功率转换器是因为其效率高，尤其是在高降压比时，但需要权衡开关操作引起的EMI因素 。在降压转换器中，开关中的快速电流变化(高di/dt)和热环路中寄生电感引起的开关振铃会产生EMI 。
它只是EMI系统设计工程师在试图设计紧凑型高性能电源时必须考虑的参数之一 。许多关键的设计约束往往相互冲突，需要在设计约束和上市时间方面做出重大妥协 。
改善EMI性能
为了降低降压转换器中的EMI，必须将热电路的辐射效应降至最低，并将源信号降至最低 。降低辐射EMI的方法有很多，但很多也会降低稳压器的性能 。
例如，在典型的分立FET降压稳压器中，通过外部栅极电阻、升压电阻或缓冲器来降低开关沿的速度，以降低EMI，这也是满足汽车行业严格的辐射发射标准的最后一种拯救方法 。这样就可以以性能损失为代价快速解决EMI问题 。例如，效率降低，组件数量增加，解决方案规模增大 。开关沿速度慢会增加开关损耗和空比损耗 。转换器必须工作在较低的频率(例如400 kHz)，以获得令人满意的效率，并通过强制性的电磁辐射EMI测试 。图1示出了分别具有快速开关沿和慢速开关沿的典型开关节点电压波形 。如图所示，开关边沿速度明显变慢，导致开关损耗增加，最小占空比空比或降压比显著增加，更不用说其他对性能的负面影响了 。
降低开关频率还会增加转换器的电感器、输出电容器和输入电容器的物理尺寸 。同时，需要使用大尺寸的过滤器来通过传导辐射测试 。随着开关频率降低，滤波器中的电感L和电容C需要相应增加 。在低压线路满载条件下，电感电流的额定值应大于最大输入电流 。因此，前端需要使用一个大电感和多个电容来满足严格的EMI标准 。
例如，在400 kHz(而不是2 MHz)的开关频率下，除了增加电感和电容的尺寸之外，EMI滤波器中的电感和电容必须相对较大，以满足汽车应用中传导EMI标准的要求 。原因之一是它们不仅必须衰减400 kHz的开关基频，还必须衰减高达1.8 MHz的所有谐波 。工作频率为2 MHz的调节器不存在这个问题 。图2显示了2 MHz解决方案和400 kHz解决方案的尺寸对比 。
屏蔽可能是减少电磁辐射的最后补救措施，但屏蔽需要占用空，而应用可能不可用，需要额外的机械设计和测试迭代 。
为了避免AM频率带宽并保持解决方案尺寸较小，汽车应用首选2 MHz或更高的开关频率 。避开AM频段后，唯一的问题是确保高频噪声(也称为谐波)和开关振铃降至最低 。不幸的是，高频开关通常会导致电磁辐射从30 MHz增加到1 GHz 。
一些开关调节器具有快速、干净的开关边沿，可以降低EMI，例如ADI公司Power by Linear系列中的静音开关器件 。我们先来看看其他一些有用的功能 。

1.开关沿慢意味着除了空的损耗之外，还有很多开关损耗 。

图2.2 MHz解决方案与400 kHz解决方案的尺寸对比 。
扩频(SSFM)是一种在已知范围内抖动系统时钟的技术，从而将EMI能量分布在频域中 。虽然普通开关电源的开关频率通常在AM频段之外(530 kHz到1.8 MHz)，但在AM频段，未调制的开关谐波可能仍然达不到汽车EMI的严格要求 。增加SSFM功能可以显著降低AM频段和其他区域的EMI 。
图3显示了一个具有超低EMI和高效率的12V至5V/5V/5 A转换器，它使用LT8636静音开关单芯片降压调节器在2 MHz开关频率下工作 。图4显示了测试演示电路在14 V输入、5 V和5 A输出下的传导和辐射EMI性能 。在前端，小电感和陶瓷电容有助于滤除传导噪声，而铁氧体磁珠和陶瓷电容有助于降低辐射噪声 。两个小陶瓷电容放置在输入和接地引脚上，以最小化热电路的面积，同时隔离热电路以帮助消除高频噪声 。


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