DC-DC 转换器的共模和差模滤波器设计

　　电源是任何电子系统的生命线。我们使用具有高级功能的小工具和设备，只有在设备由输入电压供电时才能利用这些功能。电气和电子设备通过插入公用插座或通过电池电源供电。如果电源为直流，则内部电路涉及直流-直流转换器。

　　使用 DC-DC转换器时，共模和差模噪声可能会导致问题。DC-DC 转换器设计中包含滤波器以减轻这种噪声的影响。有效的共模和差模滤波器设计在 DC-DC转换器中至关重要，因为它们可以减少谐波并防止电压尖峰到达主转换器电路。

　　DC-DC 转换器中的共模和差模噪声

邮科DC-DC电源转换器

　　差模噪声

　　考虑一个带有 DC ( ) 和 DC (-) 端子的升压转换器。来自输入直流电源的电流通过直流 ( ) 端子流入升压转换器电路，并通过直流 (-) 端子从转换器电路流出到直流电源的负端子。流过 DC ( ) 和 DC (-) 端子的电流中存在的噪声可以统称为差模噪声。

　　在差模噪声中，噪声源出现在电源线上，差模噪声电流与升压转换器输入电流的方向相同。DC ( ) 和 DC (-) 端子中的差模电流彼此相反。这种类型的噪声也可以称为正常模式噪声。

　　共模噪声

　　封装在外壳内的升压转换器可以放置在连接到参考地的底盘上。升压转换器 PCB 和外壳之间以及外壳和参考地之间存在杂散电容。噪声电流可以通过杂散电容从 DC ( ) 端子和 DC (-) 端子流到参考地。这些类型的噪声称为共模噪声。升压转换器中功率电子器件的开关导致高dv/dt和di/dt是产生共模噪声的原因之一。在共模噪声中，流过 DC ( ) 和 DC (-) 端子的噪声电流方向相同。

　　DC-DC 转换器中的共模和差模噪声可以是传导或辐射发射。这些辐射会导致大多数 DC-DC转换器电磁干扰问题。有必要消除或最小化这种噪声，以便 DC-DC转换器平稳可靠地运行。

　　共模和差模滤波器设计

　　对于共模和差模滤波器设计，通常使用 LC 滤波器。电感器 (L) 和电容器 (C) 的连接随其要过滤的噪声类型而变化。

　　差模 LC 滤波器

　　L 和 C 值是根据噪声频率设计的。L 允许直流电源通过它，而 C 绕过高频分量。在差模中，需要消除 DC ( ) 和 DC (-) 线路中存在的噪声。为此，将设计值一半的电感器放置在连接到 DC-DC转换器的 DC ( ) 端子线上。类似地，相同值的电感器放置在 DC (-) 端子线上，电容器连接在 DC ( ) 和 DC (-) 端子之间。

　　共模 LC 滤波器

　　在共模 LC 滤波器中，共模扼流圈用作电感器。这些扼流圈连接在一侧的输入直流电源上，另一侧连接在直流-直流转换器输入端子或差模 LC 滤波器上。在共模扼流圈和 DC-DC转换器正输入端的连接处，一个电容器连接到参考地。类似地，从共模扼流圈和 DC-DC转换器负输入端的结点，一个电容器连接到参考地。共模扼流圈（连同两个电容器）形成共模 LC 滤波器。

　　共模和差模滤波器设计对于防止噪声影响 DC-DC转换器的运行至关重要。Cadence 提供了一套设计工具，可在设计带滤波器的 DC-DC转换器时提供帮助。