不同开关稳压器拓扑的噪声特性

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  ^, h: p; \2 j% ^3 D3 `目前存在许多不同的开关稳压器拓扑。有些拓扑应用十分广泛，例如经典的降压型转换器，也称为降压转换器。然而，也有一些少为人知的开关模式DC-DC转换器，包括Zeta拓扑。这些拓扑分为基本拓扑和扩展拓扑。基本拓扑只使用两个开关、一个电感和两个电容。它们都属于非隔离式开关稳压器；即，未进行电气隔离的开关稳压器。此类拓扑包括降压转换器、升压转换器和反相降压-升压拓扑。所有其他拓扑都需要额外的元件。例如，SEPIC转换器还需要耦合电容和第二电感。除了非隔离式开关稳压器外，还有一些稳压器是通过变压器来实现电气隔离。
电路设计人员通常将电源视为黑盒子或4极元件。其具有两个输入线路和两个输出线路。图1所示为DC-DC转换器的框图符号。顶部是非电气隔离式DC-DC转换器，底部是电气隔离式转换器。
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图1. 开关模式电源显示为黑盒子
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9 d; ~. x/ ~. r$ B; i# j* ]7 s  T( ~0 K图1中未体现端子的噪声特性。不同的开关稳压器拓扑在2端口网络端子处具有不同的噪声特性。图2显示适合工业应用的ADP2441通用降压转换器。它可以将24 V输入电压转换为3.3V输出电压。采用这种拓扑时，可以看出，输入侧会产生脉冲电流，因此噪声很大。当ADP2441上的高端开关导通时，电流流入端子A。当此开关关断时，没有电流流经节点A。但是，输出端C的噪声很小。其中，输出路径中的电感可确保输出端没有脉冲电流。
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图2. 实际的开关稳压器拓扑设计
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表1总结了开关稳压器基本噪声特性，为系统设计人员的概念设计提供了重要参考。表中列出了最常见的开关稳压器拓扑。第一行指示输入端（即2端口网络的端子A和B）的噪声水平高低。第二行指示相应拓扑的输出端（即2端口网络的端子C和D）噪声水平高低。表1显示了噪声水平的高低。
# }  B/ K& C- u& C  [# X. L表1. 常用开关稳压器拓扑及其输入和输出端噪声特性概览
                       降压        升压        反相 降压-升压        反激式        SEPIC        Cuk        4开关降压-升压
& }; Y/ G; E! J; J输入端噪声        高          低                    高                      高              低            低             高
输出端噪声        低          高                    高                      高              高            低             高
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, k& n! ^7 b: }8 V6 {例如，使用单独的LC滤波器进行额外滤波，可以大幅减少开关稳压器电路中的传导噪声。通过这种方式，可以避免出现表1中的高噪声。然而，系统设计人员应清楚哪些DC-DC转换器在哪些端子具有很高的噪声。这样，他们就可以预先考虑相应的滤波器，以及这些滤波器必须占用的额外空间。

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