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可变频率切换到电源
EMI控制：概述
M.Kuisma
拉彭兰塔理工大学
摘要
传播信号频谱是一种被广泛使用电信应用的技术。可变频率和扩频调制方法也被用于电力电子应用加以改进电磁兼容(EMC)。这篇论文概述在电源变频技术概述与实验结果的电子产品。
介绍
在系统级别，通常有众多的电源带动其他电源或某些地方的系统。目前大多数是开关模式
电源开关(开关电源)。开关电源的流行的背后原因是效率、大小、能力在不同的操作电流和电压水平,控制功能和比其他可能的解决方案的价格。
从开关电源上控制电磁干扰(控制EMI)已成为主要问题。当这些转换器连接到配电网络，网络作为一种高效的传播路径转换器产生的EMI。配电网络可以共同配电网络或地方系统级供电的安排。当一些部分线路充当一个天线，高频电磁噪声也可以通过空气传播。这种辐射电磁干扰(EMI辐射)必须考虑当转换器中使用频率很高或电气部分的长度(即,电线)与使用最大频率的波长进行长时间的比较。

图1A在单频信号功率谱分布图；图1B扩频信号。虽然总信号功率是一样的，在这两种情况下，峰值水平减少（图1B）

图2升压转换器的简化原理图。电压和电流反馈环路控制部分的方框图介绍传统转换器控制PWM实现

因为SMPS，各种EMI减少方案已被提出。这些技术包括随机调制,过滤、变频、软开关。电源转换器降噪中的主要方法到目前为止是滤波器，但有其自身的局限性:尺寸、重量、设计、复杂性、效率、成本等。现代变频(VF)EM1还原技术已经一直在集中做克服筛选器解决方案中面临的问题的研究。本文综述了降低VF电磁干扰(EMI)技术在DC/DC电源的应用。
开关电源降噪中的扩频技术
开关电源通常被贯彻在常数的时钟频率的使用中，例如与传统的脉宽调制（PWM）调制器一样，时钟和谐波频率都是目前被应用的和辐射EMI。开关电源具有周期切换模式中，已包含的EM1频谱频率和其谐波频率切换。这些周期噪声组件可能十分有害因为他们重复不断-即使他们有低振幅和能量含量。
在变频技术中，功率(信号)被发送到宽带模式有几个不断变化的频率的功率变换器中。这导致光谱，原来由窄带组成谐波，遍布频率范围。此VF（可变频率）操作通常是由某种调制方法实现的。可以控制开关电源的电磁干扰频谱性能与调制模式和调制方法。有时这些VF技术被称为扩频通信(SS)技术。图1表示变频扩频信号。
在图2中，有简化的PWM控制电路开关电源（升压转换器）的一种传统实施的系统关系图。开关函数q（t）表示驱动转换器的电源开关随时间变化的波形。通常情况下，如在图2中，会产生切换功能与电源电压和电流的反馈。通常也有一个系统时钟在恒定频率运作。可以看出，在系统时钟频率切换功能，在转换器的EMI频谱。尤其是当转换器在稳态运行模式，切换功能q（t）通常是一个周期函数。文献中有几个提议，VF-方法减少EMI电源[2-5,7-9]。这些措施包括：
*准随机生成系统时钟*调制的随机或半随机系统时钟频率*调频（FM），系统时钟*ΣΔ调制*混沌控制*迟滞控制。
最常用的可变频率的扩频方法的要点，提出了未来。
系统时钟调制
一个可行的方法是，VF-时钟生成系统时钟调制。这种方法的一个例子是在图3。频率调制是这项计划的最合适的方法之一。FM一直使用了几十年，因此，频率调制信号频谱的影响是众所周知的。通常情况下，在实际的电源应用中，调制时钟信号送入一个PWM调制电路的时钟输入。这使得它可以使用商用电源控制电路，行之有效的控制设置系统时钟调制。
在电源的应用中，可以找到FM的概述[3]，其中还包括一些基本信息的调频信号的光谱特性。

图3。在“双调制”的一个例子扩频调制电源。这一原则使用“抖动”时钟信号产生不同的时钟信号到一个正常的PWM调制器
跳频
传播的EMI频谱的另一个典型的方法是使用随机系统中的时钟频率。例如，图2中的转换器可以转换VF-电源供应器所使用的随机系统时钟。典型的伪随机或伪噪声（PN），用于电信应用的发电机，可以利用系统时钟产生。有了这个额外的PN时钟信号，VF转换器可从传统开关电源与传统的控制设计建造。可以用于离散的数字元件的PN生成，但VF时钟产生电路，可以很容易地集成到同一芯片与电源转换器控制IC，甚至整个电力系统芯片。
两个基本的SS在现代通信产生方法：
*跳频（FH）*直接序列（DS）
DSSS产生频谱信号以载波频率为中心，一个包络一个（sin(x)/x）2,图4A。在跳频中，产生频谱包络是不同的。平坦的频谱组成的离散峰，在理想的情况下，放置在所需的频带均匀的代码序列。这是在图4中，DSSS和FHSS信号在频域提出。
直接序列或多或少已被开发为电信的需求，因此，不适合扩频调制电源。事实上，DS使用更多的带宽比信号传输的需要，以实现低平均功率传输在传输信道（比较常见的噪声地板）