設計電源是一件復雜的事情。如今，電能的來源多種多樣，我們也越來越不能忽視對這些寶貴能源進行有效的管理。線路供電、太陽能供電、電池供電、以太網供電以及能量收集技術，都是我們可以利用的電能來源。受電負載不僅提出了必要的電壓和電流標準，其所采用的半導體也變得越來越敏感，為此電源就要滿足特定的規格，其要求不僅限于嚴格的紋波容限，還需要能夠減輕大幅度迅速變化的負載條件導致的影響，同時又不在電源軌上引入瞬變并產生過多的EMI。例如，機器學習領域的許多計算密集型應用中使用的FPGA的電流可以在幾微秒內從幾安培升至50A以上。

減輕瞬變和EMI的技術

產生瞬變的原因是多種多樣的。如上所述，高性能可編程邏輯和處理器會給電源帶來明顯的負載波動，同時電源本身也可能會產生瞬變。工業電機控制是瞬態噪聲的另一種常見來源，高頻、大電流dv/dt開關技術會導致較大的瞬態。除非濾波器和無源組件的組合可以降低瞬態幅度，否則它們可能會對高側和低側H橋驅動晶體管造成永久性損害。除電壓尖峰外，瞬變還是電磁干擾 (EMI) 的罪魁禍首之一。此外，廣為采用的高效AC/DC與DC/DC電源開關拓撲（例如降壓/升壓）也會在電源軌上產生EMI。根據導線長度的不同，EMI可能會輻射出來，進而干擾終端系統和附近其他設備的運行。雖然采用常規的無源組件濾波和箔屏蔽技術就可以在很大程度上消除感應噪聲和輻射噪聲，但這對某些應用而言還不夠，因為這些應用要求本底噪聲必須降到極低的水平。對于開關轉換器，要滿足小型化的趨勢，減小電感器和無源元件的物理尺寸是唯一可行的做法，但這樣就必須提高開關頻率。現在，開關模式轉換器的工作頻率可從數百kHz直到數十MHz，覆蓋了AM廣播無線電的部分頻譜。為了應對這些EMI挑戰，轉換器制造商，特別是汽車信息娛樂系統的轉換器制造商，正通過實施擴頻技術來控制開關頻率，Texas Instruments TPS6281x-Q1就是這類器件的一個例子。TPS62810是AEC-Q100汽車級部件，其默認開關頻率為2.25MHz，并且能夠配置為在1.8MHz至4.0MHz之間的某個開關頻率附近以±288kHz的幅度隨機變化。

另一種用于EMI敏感測量應用的創新技術是一種DC/DC轉換器，這種轉換器可以通過一個保持電容來為負載供電，從而暫時停止轉換器進行測量。Texas Instruments TPS62840就是這項技術的實例，它具有一個STOP引腳來停止轉換，從而消除任何開關噪聲。參見圖1。

圖1：描述Texas Instruments TPS62840降壓轉換器STOP功能的圖表 (來源：Texas Instruments)

審核編輯：郭婷