基于便攜式設(shè)備可降低電磁干擾(EMl)新技術(shù)的應(yīng)用

問題的提出與方案的呈現(xiàn)

1.1 首先應(yīng)對便攜式設(shè)備內(nèi)部和外部產(chǎn)生的EMI(電磁干擾)與影響作分析。

眾所周知，當電信號處于開關(guān)狀態(tài)時，會產(chǎn)生EMI，一旦電信號狀態(tài)發(fā)生變化，電流流動要產(chǎn)生電磁場。所產(chǎn)生的電磁場可通過不同途徑與其它電磁信號相互作用。這些產(chǎn)生EMI叫互作用可能發(fā)生在設(shè)備內(nèi)部或外部。其電磁干擾信號傳輸途徑圖見圖1(a)(b)所示。

外部EMI能夠擾亂許多設(shè)備的運行，其中包括音頻設(shè)備、電視接收機、內(nèi)置醫(yī)療設(shè)備和無線控制系統(tǒng)。由于這些EMI（電磁干擾）可能產(chǎn)生嚴重的后果，如今國際上規(guī)定了相類似的適用于全世界的要求。如果不能按照這些要求去阻止超過EMI限值的產(chǎn)品銷售，就可能會損壞其它產(chǎn)品。

內(nèi)部EMI會產(chǎn)生更加錯綜復雜的后果，可能造成設(shè)備內(nèi)部其它信號無法預(yù)測的特性改變。這種EMI會導致難以診斷和修復的間歇發(fā)生的可靠性問題。如果設(shè)備包含可能被EMI嚴重破壞的無線整機電路，內(nèi)部EMI將是一個更加嚴重的問題。

1.2 解決方案的呈現(xiàn)

由上所知，對于如蜂窩電話和筆記本電腦等低功耗便攜式設(shè)備來說，降低電磁于擾(EMl)與EMC特性及延長電池壽命、減少電路板空間等問題往往至關(guān)重要；而對于大功率設(shè)備(如車載音響系統(tǒng)或平板顯示器)來說，則要求最大限度降低散熱需求和發(fā)熱量。在上述二大問題中很重要的是與降低電磁于擾(EMl)密切相關(guān)，究其原因：

其一、由于便攜式設(shè)備中開關(guān)穩(wěn)壓器能極大地節(jié)省空間并具有極低的功耗，則此穩(wěn)壓器正逐步取代線性穩(wěn)壓器，而進入各種新型應(yīng)用中。但開關(guān)穩(wěn)壓器有一個缺點，其內(nèi)部開關(guān)電流可能產(chǎn)生EMI。EMI的峰值能量集中在開關(guān)頻率上，降低EMI的傳統(tǒng)方法是謹慎處理接地、屏蔽和濾波，以控制和抑制穩(wěn)壓器內(nèi)部開關(guān)電流所產(chǎn)生的輻射為主。此外，降低開關(guān)電流的幅度和改變頻率也能降低EMI。但確切地說，多相同步和擴展頻譜頻率調(diào)制(SSEM)及反饋網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是降低EMI的兩種強有力的工具。

其二、在日新月異的多媒體時代新潮中關(guān)鍵的部件--現(xiàn)代D類放大器己成為便攜式和大功率應(yīng)用的理想選擇。從而要求現(xiàn)代D類放大器應(yīng)具有獨特的高效特性。為此當今許多現(xiàn)代D類放大器采用先進的擴譜調(diào)制技術(shù)，可以降低電磁于擾 (EMl)并免去外部濾波器。而省掉外部濾波器器不僅降低了電路板空間要求，同時大幅降低了很多便攜式/緊湊型應(yīng)用的成本。

由此推出抑制和降低EMI新技術(shù)的應(yīng)用。對抑制和降低EMI的技術(shù)可有二種，其一是通過接地、屏蔽和濾波的方法，但對于高速與頻率高的電子系統(tǒng)或便攜式設(shè)備而言，就顯得很傳統(tǒng)了.其二就是改變NRZ測試碼型功率譜的頻率或者幅度與頻譜擴散新技術(shù)。值此作重點介紹：利用反饋網(wǎng)絡(luò)與頻率擴展技術(shù)以改善設(shè)備的EMI是便攜設(shè)備中的開關(guān)穩(wěn)壓器與現(xiàn)代D類放大器中很有效的方案。

值此本文僅對其反饋技術(shù)、擴譜調(diào)制技術(shù)在現(xiàn)代D類放大器中降低電磁于擾(EMl)的應(yīng)用及其新一代無濾波器D類放大器作分析說明。既然這是一個新技術(shù)趨勢，故本文從系統(tǒng)性的角度出發(fā)，首先介紹基于PWM方式的傳統(tǒng)D類放大器存在的問題。傳統(tǒng)D類放大器存在的問題

傳統(tǒng)D類放大器的一個主要缺點就是它需要外部LC濾波器。這不僅增加了方案總成本和電路板空間，也可能因濾波元件的非線性而引入額外失真。很多D類放大器還會使用全橋輸出級。全橋電路使用兩個半橋輸出級，并以差分方式驅(qū)動負載。這種負載連接方式通常稱為橋接負載(BTL)。全橋結(jié)構(gòu)是通過轉(zhuǎn)換負載的導通路徑來工作的。因此負載電流可以雙向流動，無需負電源或隔直電容。傳統(tǒng)的、基于PWM的BTL型D類放大器各輸出波形。各輸出波形彼此互補，從而在負載兩端產(chǎn)生一個差分PWM信號。與半橋式拓撲類似，輸出端需要一個外部LC濾波器，用于提取低頻音頻信號并防止在負載上耗散高頻能量。

與所有傳統(tǒng)D類放大器一樣，基于PWM方式的典型D類放大器需要外部濾波元件，會產(chǎn)生EMI/EMC兼容性問題，并且THD+N性能較差，因此與線性放大器相比，它的高效優(yōu)勢大為失色。然而，現(xiàn)代D類放大器采用先進的調(diào)制和反饋技術(shù)，可很好地緩解上述問題。

利用反饋網(wǎng)絡(luò)改善性能

許多D類放大器采用PWM輸出至器件輸入的負反饋環(huán)路。閉環(huán)方案不僅可以改善器件的線性，而且使器件具備電源抑制能力。開環(huán)放大器卻正相反，它的電源抑制能力微乎其微。在閉環(huán)拓撲中，因為會檢測輸出波形并將其反饋至放大器的輸入端，所以能夠在輸出端檢測到電源的偏離情況，并通過控制環(huán)路對輸出進行校正。閉環(huán)設(shè)計的優(yōu)勢是以可能出現(xiàn)的穩(wěn)定性問題為代價的，這也是所有反饋系統(tǒng)共同面臨的問題。因此必須精心設(shè)計控制環(huán)路并進行補償，確保在任何工作條件下都能保持穩(wěn)定。