一、前言
随着电子设备的发展,电磁兼容性(EMC)问题日益凸显。受限于物理条件,大多数开发团队不得不在各种设计需求之间进行权衡。
电磁干扰(EMI)是其中最常见的问题之一。在电子设备中,高速时钟信号、高频开关电路等都可能导致电源线上产生大量高频噪声。这些噪声会对其他电路产生干扰,导致设备性能下降,甚至故障。
为了解决这个问题, 共模电感被引入到电源芯片中,以减少电源线上的EMI干扰。
二、共模电感的工作原理
共模电感是一种特殊的电感器件,用于抑制共模干扰(Common Mode Interference,CMI)。它由两个同向的电感绕组组成,所以也称为同向电感。
共模电感的基本功能是将高频信号从电源线导向地线,从而消除共模噪声。其工作原理如下:
首先,当电源线上存在共模噪声时,它们会通过共模电感的同向电感绕组产生感应电压。此时,共模电感会将这些噪声电信号引流到地线。通过这种方式,共模电感可以消除雷击、静电放电等噪声干扰。
同时,在正向和反向电流下, 共模电感都具有良好的低通滤波特性。这使得它能够过滤掉高频噪声,提高系统的EMC性能。
三、共模电感在电源芯片中的应用
由于共模电感具有优异的抑制EMI的能力,许多电源管理芯片都已将其集成在芯片内部。现在,让我们来看看一些广泛使用共模电感的电源芯片应用。
1. DC/DC转换器
在DC/DC转换器中,共模电感被用作滤波器,以减少变换器的EMI噪声。它通常与磁性元件(例如变压器)配合使用,从而提高整体转换效率和换流器质量。
2. LDO稳压器
LDO稳压器是在低压降或小电流运行条件下实现稳压的一种方法。共模电感可以在稳压器的输入端附近创建一个虚拟地,以有效地减少输入端噪声和EMI。
3. AC/DC转换器
在AC/DC转换器中,共模电感用于减少电源线上的EMI干扰。它可以防止主机板和其他设备中传输的EMI信号干扰彼此。
4. 电动汽车充电桩
电动汽车在充电时会产生高频噪声,这会对充电桩和其他设备产生干扰。利用共模电感可以有效地抑制这些噪声,同时提高整个系统的EMC性能。
四、总结
共模电感是一种重要的EMI滤波器件,在电子设备中得到了广泛应用。它的优点在于可以有效地减少噪声干扰,提高系统的EMC性能。随着电子设备的不断发展,共模电感在电源芯片中的应用也越来越重要。
因此,在电源芯片的设计过程中,需要仔细考虑EMI的问题,并灵活运用共模电感等滤波器件来解决噪声干扰问题。
|