深度解析抑制EMI的利器--展频技术

前段时间在公众 号发了一个问题：看图：Buck电源的SW节点波形怎么这么糊？怎么回事？参与讨论的同学比较多，具体各位可以去评论区看。感谢各位的积极参与。

   

一道问题

   

   

照例，先抛出一道问题：Buck电源的SW节点波形怎么这么模糊？什么原因：

   

   

揭晓答案

   

   

揭晓答案之前，先看一下基本的测试环境和条件，一个Buck电源芯片Demo板，结合稳压源和电子负载来调整SW节点的波形，示波器没有开启余辉。

在负载为500mA时，SW节点波形如下：

在负载为1A时，SW节点波形如下：

揭晓答案，图片中的振铃完全是烟雾弹，跟核心问题并不相关。SW节点之所以这么糊，是因为电源芯片默认开启了展频模式，也叫抖频技术，简称FSS（Frequency Spread Spectrum）。糊，说明SW的开关频率一直在调整。

   

从时域维度解析

   

   

基于时域波形，利用示波器中的数据轨迹分析功能，我们把SW节点的频率数值的轨迹趋势绘制出来，如上图呈现为一个三角波趋势。这里可以非常清晰地看出该Buck电源的展频技术使用到了三角波调制（注意不止是三角波调制哦）。

fc：未调制信号的原始频率；

△f：频率最大值偏离fc的距离；

fm：调制频率；

tm：调制周期；

△f/fc：调制深度。

在上图中，通过水平标尺可以读出，tm大约为135us，则fm大约为7.4kHz。通过查阅电源芯片规格书，已注明调制频率为7.5kHz，这和我们从波形上读出的fm基本一致（可以反推出tm实际为133.3us）。

在时域趋势图中，可以看出最大值为1.93MHz，fc=1.77MHz，△f约为160kHz，而，如此调制深度约为+9%，和规格书上说的+/-10%基本一致。注意，受测试环境的制约，这里的定量计算仅用于判断趋势，不用纠结是7.4k和7.5k，9%和10%。

三角波调制有一个很大的好处在于，它可以将能量均匀分布在中心频率fc的附近，从而产生一个相对平坦的能量带。注意本文案例中的芯片不止是使用三角波调整，它并不单纯哦！

   

从频域维度分析

   

   

从频率的FFT波形来看，很明显基频及其倍频能量全都被削顶，频率能量被分散开，这是典型的展频现象。

上图对基频fc的FFT波形局部细节进行了解析，fm可以直接看出是7.5kHz，△f约为156kHz，便于我们切实认识并能够读取波形中蕴含的信息。波形是不会骗人的，有啥信息都会直观地展示给我们，关键是我们能否准确地get到。

   

补充问题

   

   

补充一个问题：既然是三角波调制，SW节点的频率为什么不是右侧截图中体现的一格一格地上升/下降，却是左侧这种上蹿下跳的这种？

欢迎留言区讨论。

怎么样？一个简短的问题，给出的回答可浅可深，就看你对这个知识点的理解达到怎样的程度。你学废了么？