电容在开关电源模块的作用

一直以来，开关电源模块的电磁干扰是一个重要的解决点，从原理上来讲电磁干扰主要来自于两个方面，即传导干扰和辐射的干扰。

传导干扰是由于电路中寄生参数的存在，以及开关电源中开关器件的开通与判断，使得开关电源在交流输入端产生较大的共模干扰和差模干扰。

辐射的干扰是指由于导体中电流的变化会在其周围空间中产生变化的磁场，而变化的磁场又产生变化的电场，这一变化电流的幅值和频率决定其产生的电磁的大小以及其作用范围。

为了减轻和抵抗这些电磁干扰对电网及电子设备产生的危害，设了X电容和Y电容，其中X电容主滤波作用，常用于差模滤波，与共模电感匹配，并联在输入的两端，滤除L、N线之间的差模信号，可防对外干扰。而Y电容主接地，常用于共模滤波，对称使用，接于L于地或N于地之间，滤除L对地或N对地之间的差模信号。基于漏电流的限制，Y电容值不能太大。换句话说，尽管延长过渡时间可以减少电磁干扰，但其引起的热效应也随之成为重要的问题。

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从公式2可以看出，减小开关节点的回路面积会有效降低电磁干扰水平。如果回路面积减小为原来的3倍，电磁干扰会降低9.5dB，如果减小为原来的10倍，则会降低20 dB。设计时，从化图4和图5所示的两个回路节点的回路面积着手，细致考虑器件的布局问题，同时注意铜线连接问题。尽量避免同时使用PCB的两面，因为通孔会使电感显着，进而带来其他问题。恰当放置高频输入和输出电容器的重要性常被忽略。若干年以前，我所在的公司曾把我们的产品设计转让给国外制造商。结果，我的工作职责也发生了很大变化，我成了一名顾问，帮助电源设计新手解决文中提到的一系列需要权衡的事宜及其他众多问题。这里有一个含有集成镇流器的离线式开关的设计例子：设计人员希望降低***终功率级中的电磁干扰。我只是简单地将高频输出电容器移动到更靠近输出级的位置，其回路面积就大约只剩原来的一半，而电磁干扰就降低了约 6dB。辐射的干扰是指由于导体中电流的变化会在其周围空间中产生变化的磁场，而变化的磁场又产生变化的电场，这一变化电流的幅值和频率决定其产生的电磁的大小以及其作用范围。而这位设计者显然不太懂得其中的道理，他称那个电容为“魔法帽子”，而事实上我们只是减小了开关节点的回路面积。

软开关DC/DC转换器的开关管，在开通或关断过程中，或是加于 其上的电压为零，即零电压开关（Zero-Voltage-Switching，ZVS），或是通过开关管的电流为零，即零电流开关（Zero-Current·Switching，ZCS）。这种软开关方式可以显着地减小开关损耗，以及开关过程中激起的振荡，使开关频率可以大幅度提高，为转换器的小型化和模块化创造 了条件。功率场效应管（MOSFET）是应用较多的开关器件，它有较高的开关速度，但同时也有较大的寄生电容。它关断时，在外电压的作用下， 其寄生电容充满电，如果在其开通前不将这一部分电荷放掉，则将消耗于器件内部，这就是容性开通损耗。为了减小或消除这种损耗，功率场 效应管宜采用零电压开通方式（ZVS）。四管DC/DC转换器就是全桥DC/DC转换器（Full-BridgeConverter）。