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关于开关电源中频率抖动的浅析

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简介:
本文对开关电源中的频率抖动现象进行了探讨和分析,解释了其产生的原因及其在实际应用中的影响,并提出了一些可能的解决方案。 在展会上,一位工程师介绍了一款芯片中的功能,并解释了频率抖动技术(Frequency Jitter)的应用。这项技术主要用于固定频率PWM控制器,在这种情况下,窄带发射通常发生在开关频率处,其连续谐波的能量会逐渐减弱。 采用频率抖动技术的目的是分散干扰能量。具体来说,通过使开关电源的工作频率周期性地变化而不是保持恒定,可以将EMI(电磁干扰)分布在更广泛的频谱范围内而非集中在狭窄的频率段上,从而降低峰值发射强度。此外,这种调制方法还能减少谐波频率(即为开关频率倍数的那些频率)的能量峰值。 EMI发射量的具体减小程度取决于抖动率的选择、抖动带宽以及接收器的分辨率等因素的影响。

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    本文对开关电源中的频率抖动现象进行了探讨和分析,解释了其产生的原因及其在实际应用中的影响,并提出了一些可能的解决方案。 在展会上,一位工程师介绍了一款芯片中的功能,并解释了频率抖动技术(Frequency Jitter)的应用。这项技术主要用于固定频率PWM控制器,在这种情况下,窄带发射通常发生在开关频率处,其连续谐波的能量会逐渐减弱。 采用频率抖动技术的目的是分散干扰能量。具体来说,通过使开关电源的工作频率周期性地变化而不是保持恒定,可以将EMI(电磁干扰)分布在更广泛的频谱范围内而非集中在狭窄的频率段上,从而降低峰值发射强度。此外,这种调制方法还能减少谐波频率(即为开关频率倍数的那些频率)的能量峰值。 EMI发射量的具体减小程度取决于抖动率的选择、抖动带宽以及接收器的分辨率等因素的影响。
  • (在技术背景下)
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    本文在电源技术背景下探讨了开关电源中的频率抖动现象,分析其产生的原因及其对系统性能的影响,并提出相应的改善措施。 在展会上,一位工程师介绍了一款芯片中的功能,并提到了一种技术的应用。起初我对这项技术的意义不太理解,后来查阅了一些资料后发现,在固定频率的PWM控制器中,窄带发射通常发生在开关频率处,其连续谐波的能量会逐渐降低。 采用频率抖动(Frequency Jitter)技术的目的在于分散这些谐波干扰能量。通过这种方式,使开关电源的工作频率不再是固定的数值,而是周期性地变化。由于电磁干扰(EMI)的频谱因此被扩展到更宽广的范围而非集中在狭窄的频段内,这有助于降低EMI发射峰值。 此外,抖动振荡器还能减少谐波频率处的能量峰值(即开关频率倍数对应的那些频率)。具体来说,这种技术能够减少电磁干扰的程度取决于调制频率的选择、抖动带宽以及接收设备对信号分辨率的要求。
  • 芯片技术应用.pdf
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    本文探讨了在开关电源芯片中采用频率抖动技术的应用与优势,详细分析了该技术如何有效降低电磁干扰和提高系统稳定性。 《应用于开关电源芯片的频率抖动技术》这篇文档探讨了在开关电源芯片设计中采用频率抖动技术的相关内容和技术细节。该技术旨在通过改变工作频率来降低电磁干扰,提高系统的稳定性和效率,并且详细介绍了如何将这一方法应用到实际的产品开发当中去。
  • 控制环截止系?
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    本篇文章探讨了在开关电源设计中,控制回路截止频率和开关频率之间的相互作用及其对系统稳定性的影响。 在开关电源设计过程中,控制环截止频率与开关频率之间的关系是决定电力电子变换器稳定运行及性能优化的关键因素之一。PWM(脉宽调制)技术被广泛应用以调整输出电压的高低,通过改变占空比实现这一目的;而反馈回路则负责调节这个占空比。 首先需要明确的是香农采样定理,在通信领域中该理论指出信号的采样频率至少应为最高频率的两倍才能保证不失真地恢复原始信号。此原理同样适用于电力电子变换器,其中载波频率相当于采样频率,而调制波与载波交截点决定了占空比的变化情况;这实际上是对输入信号的一种采样方式。由于这种瞬时性的影响,开关电源的输出电压上限被限制在了开关频率的一半以下。因此,在理论上讲,更高的开关频率意味着可以产生更高频的变换器输出。 然而,控制环截止频率无论设置多高,都不能使变换器输出超过一半开关频率以上的正弦波信号。当调制波与载波多次相交时,则需要遵循斜坡匹配原则:若调制波的斜率大于或等于载波,则会产生多个交叉点的现象;为了避免这种情况,在设计控制环时通常会设定较低的截止频率,以减少次级开关纹波,并确保占空比变化不会超过预期范围。在模拟控制系统中这一点尤为重要,而在数字系统里由于零阶保持器的存在,调制波在一个周期内是固定的斜率为0的情况不存在。 另外,小信号模型准确性对控制环设计至关重要;状态空间平均法通常用于处理PWM环节中的非线性问题,并假设除了基频分量外的所有频率都可以被忽略。但实际上占空比包含许多非基频成分,在较低带宽下可以更有效地抑制这些高频噪声,从而提高该方法的精度。这也是为什么电力电子变换器环路截止频率一般设定为开关频率15至110倍的原因之一;然而在需要快速响应的应用场合(如VRM),可能需要更高的环路截止频率,此时状态空间平均法不再适用。 综上所述,在设计过程中必须充分考虑控制环的截止频率与开关频率之间的关系,并依照采样定理、斜坡匹配原则以及小信号模型准确性等原理来选择合适的参数设置。无论是在模拟还是数字控制系统中,这些基本原则都需严格遵守以确保电力电子变换器能够稳定运行并满足实际应用需求。
  • 调节器(Buck)理想探讨在技术
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    本文深入探讨了开关调节器(Buck型)的理想工作频率问题,分析其对效率、稳定性及电磁兼容性的影响,并提出优化设计建议。 在任何周期Ts下,开关调节器(Buck)的输出电压由公式Uo=Udc Ton/Ts计算得出。这引发了关于是否存在最佳工作频率以及如何选择合适频率的问题。一些人认为提高开关频率可以减小滤波器中电感和电容的体积与重量。 然而,从全局考虑,并非越高频就一定能够减少整个电路的尺寸。高开关频率会增加交叠损耗(即在切换期间同时存在的传导损耗和开关损耗),因为这种损耗与周期Ts成反比关系:缩短周期会导致更多的交叠时间,进而需要更大的散热器以控制温度上升。 此外,在讨论开关管损失时,我们往往忽略了续流二极管D的贡献。虽然其恢复时间较短(通常在35~50ns之间),但仍然会产生损耗,并且这种损耗与开关频率成反比关系。 因此,选择合适的开关频率需要权衡各种因素:提高频率能够减小滤波器元件尺寸,在25到50kHz范围内尤其明显。然而一旦超过这个范围继续提升,则可能导致总功耗增加和散热需求上升,反而使整体设备体积增大。 确定Buck转换器的理想工作频率是一个复杂的过程,需综合考虑效率、热管理、元器件大小及成本等因素。设计人员必须在减小滤波元件尺寸与控制损耗和散热装置之间找到平衡点。实践中,工程师通常会通过实验或仿真来优化特定系统的工作条件。
  • 三极管与MOS管在运用
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    本文探讨了三极管和MOS管在开关电源设计中的应用,分析它们各自的优缺点,并比较其性能差异以指导工程师选择合适的器件。 在进行开关电源电路设计时,如何区分并选择三极管和MOS管是一个重要的问题。本段落将为大家介绍这方面的内容。
  • 子测量谱分仪与EMI接收机
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  • C++ memory_order
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    本文对C++中memory_order进行探讨和分析,帮助读者理解其在多线程编程中的作用及其不同类型的使用场景。适合希望深入掌握C++并发编程技术的开发者阅读。 在多核编程环境中,我们通常使用锁来防止多个线程同时修改同一数据导致的竞争条件问题。然而,频繁地使用锁会消耗系统资源,并可能成为性能瓶颈。当这种情况发生时,我们需要寻找替代方案——原子操作。 C++11标准引入了`std::atomic`类型来支持这一需求。以下是几个常见的原子指令: - `x.load()`:返回变量x的当前值。 - `x.store(n)`:将变量x设置为n,并不返回任何结果。 - `x.exchange(n)`:把变量x设为n,同时返回交换前的旧值。 - `compare_exchange_`系列操作(如`compare_exchange_weak`, `compare_exchange_strong`) :这些函数尝试原子地更新一个值。如果当前值等于预期值,则设置新值并返回true;否则不修改任何内容,并返回false。 通过使用这些原子指令,我们可以在不需要锁的情况下实现线程安全的编程方式,从而提高程序性能和减少资源消耗。
  • 力锂离子池技术在技术需求
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    本文旨在探讨和分析动力锂离子电池技术在现代电源技术应用中所面临的需求与挑战,以期为相关领域的研究与发展提供参考。 对于电动汽车和混合动力车而言,其核心技术在于电池技术,尤其是锂离子电池。尽管这种电池价格较高且安全性能相对较差,但它们具有比能量大、循环寿命长等显著优点。 锂离子动力电池是20世纪开发的一种新型高能电池。这类电池的负极采用金属锂,正极材料包括MnO2、SOCL2和(CFx)n等多种化合物。自70年代以来,这种电池已进入实际应用阶段,并因其能量密度高、电压稳定、工作温度范围宽以及储存寿命长等优点,在军事领域及民用小型电器中得到了广泛应用。 锂离子动力电池现已广泛应用于移动电话、便携式计算机、摄像机和照相机等领域,逐渐替代了传统类型的电池。大容量的锂离子电池在电动汽车中的应用也已取得进展,并有望成为21世纪电动车的主要动力来源之一。此外,在人造卫星、航空航天及储能技术领域中,锂离子动力电池同样发挥了重要作用。