UCC21540: DSP用于数字控制开关电源，上电并加一定的功率后，出现比较大的振荡

您好

在您的同步整流BOOST电路中，开关时刻出现的电磁干扰和振荡是一个常见的问题，这主要是由于高速开关动作产生的瞬态电压和电流变化所引起的。这些振荡和干扰可以通过多种途径耦合到控制电路中，以下是一些可能的分析和解决方法：

振荡和干扰的来源

1. ‌开关管的快速开关‌：

   • 当MOS管快速开关时，会在其漏源（DS）两端产生瞬态电压变化（dV/dt）和瞬态电流变化（dI/dt）。
   • 这些瞬态变化会在电路中产生电磁场，进而通过辐射和传导的方式耦合到其他电路中。

2. ‌驱动电路的非理想特性‌：

   • UCC21540驱动芯片和驱动回路中的寄生电感和电容会形成一个谐振网络，当驱动信号变化时，这个网络会被激发，产生振荡。
   • 驱动回路的阻抗不匹配也会导致反射和振荡。

3. ‌电源和地的分布阻抗‌：

   • 控制板上的电源和地线并不是理想的零阻抗，它们具有一定的分布阻抗。
   • 当开关管开关时，瞬态电流会通过电源和地线，由于分布阻抗的存在，会在电源和地线上产生电压波动。

耦合途径

1. ‌辐射耦合‌：

   • 开关管快速开关产生的电磁场会直接辐射到控制电路中，尤其是当控制电路和功率电路距离较近时。
   • 这种耦合方式通常难以完全消除，但可以通过增加屏蔽、使用吸收材料或调整电路布局来减小。

2. ‌传导耦合‌：

   • 通过电源和地线、驱动回路等直接连接路径，振荡和干扰可以传导到控制电路中。
   • 可以通过优化电源和地的设计、增加去耦电容、使用滤波器等方法来减小传导耦合。

3. ‌共模干扰‌：

   • 当功率电路和控制电路共享相同的电源或地线时，功率电路中的干扰可能会以共模的形式耦合到控制电路中。
   • 可以通过增加隔离、使用差分信号等方法来减小共模干扰。

解决方法

1. ‌优化驱动电路‌：

   • 调整驱动电阻和电容的值，以减小驱动回路的谐振。
   • 使用低寄生电感和高频特性好的元件。
   • 确保驱动回路的阻抗匹配。

2. ‌增加去耦和滤波‌：

   • 在控制电路的电源和地线之间增加去耦电容，以吸收瞬态电压波动。
   • 在驱动信号线上使用滤波器，以减小高频干扰。

3. ‌优化电源和地设计‌：

   • 使用多层板设计，将电源和地线分布在不同的层上，以减小分布阻抗。
   • 在电源和地线上增加铜箔面积，以减小电流密度和电压波动。

4. ‌增加屏蔽和吸收材料‌：

   • 在功率电路和控制电路之间增加金属屏蔽板，以减小辐射耦合。
   • 在关键位置使用吸收材料，以吸收电磁场能量。

5. ‌调整电路布局‌：

   • 将控制电路和功率电路尽量分开布局，以减小它们之间的耦合。
   • 将敏感元件（如DSP）远离干扰源。

6. ‌使用隔离技术‌：

   • 如果可能，使用隔离型驱动芯片或隔离电源，以完全隔离功率电路和控制电路。