介绍
电子设计通常包括开关电源到负载。它来控制开关的速度，以控制电压和电流的上升率（是非常重要的dV / dt和dI / dt)。过度dV / dt和dI / dt可能导致电源下降，将噪声耦合到附近的电路，或造成可能有潜在危害的瞬变。
马达的切换尤其成问题。电动机大致可以用定子的电感来模拟。如果电机的电源电源打开得太快，电感器就会根据电感器的本构方程，产生反电动势来抵抗电流的快速变化，V = L * dI/dt。这将在开关节点产生潜在的有害电压瞬变。
此外，因为当电动机从静止启动时，转子不动，从而不产生反电动势以抵抗电流流动的浪涌电流将是大的。因此，浪涌电流会很大，类似于静态电流。
在本应用笔记中，我们将评估两种高侧开关方法:用于“瞬时”开关的继电器，以及具有可编程输出的SLG59H1012V高电压绿场效应晶体管dV / dt。
测试设置和方法
继电器和一个高电压被GreenFET以类似的方式用作图1所描绘的。
继电器由psu# 2供电，因此线圈的激活与被控制的电路无关。一个22uF电容和3.9 khm电阻放置在继电器电路的输出，以抑制噪声，更重要的是，类似于High Voltage GreenFET评估板。
一个1N4148二极管与负载反平行放置，以箝位电源关闭时产生的电压。
一个由PSU #2供电的低侧电流表，跨导为4.69 V/A，带宽为2MHz，电阻为0.01欧姆，偏移量为200mV。它用标着“A”的标准符号表示。它的输出连接到通道1示波器。
一个简单的电压跟随器，由PSU #2供电，具有5MΩ的输入电阻。它的输出连接到通道2示波器。该输出是用来展示任何可能发生的噪声耦合。
通道3和4分别连接到输入电压和开关电压。
输入电压由来自PSU＃1与RC滤波器具有串联电阻1Ω和22μF的电解电容器在5V直流输入。这是为了模拟一个限制的电流/带宽电源，以允许供应到在瞬态的情况下下垂。
负载，电动机，经由1米双绞线连接。它被放置在远离的设立的其余部分，以便将电磁场电机将产生最小影响的电路。因此，我们由于电机看到任何噪声可以归因于所述互连和不EM传播。
两个不同的马达将被评估。一个5V振动电机，ZJQ24-35F580C和在Radioshack找到的基本5V马达。
这两种装置之间没有什么区别——高电压绿场效应晶体管只是代替了继电器。
该测试方法将是每个马达切换与每个开关器件。我们将评估电源下垂（CH 3），交换节点瞬变（CH 4），浪涌电流（通道1），和噪声耦合到外部电路（CH 2）。
更多信息，示波器探头的连接方式，以及关于设置照片可以在附录中找到。
通道 |
颜色 |
探测器测量 |
1章 |
黄色 |
当前的 |
2章 |
浅蓝色的 |
耦合的噪声 |
第3章 |
品红 |
文 |
第4章 |
深蓝色 |
交换节点 |
使用继电器测试开关
图2和图3显示了振动电机快速开机时的开机行为。
在图2中，我们注意到由超过50％时的输入电压下降和摆动，因为它恢复。
最初的下降是由于“瞬间”切换额外电容和继电器电感和互连不能立即向电容/负载提供电流而引起的电荷均衡。还存在由由此产生的油箱电路引起的振荡。
由于两个电容的均衡，产生了大电流，继电器的电感产生了高电压，导致大量噪声耦合到外部电路(超过300mVpp)。
我们也可以看到，目前在该电机缓慢提升。无论是电动机的结构或内部电路衰减浪涌。
我们看到这种开关方法导致高频电压瞬变出现在电源、开关节点和外部放大器上。这些频率似乎在100MHz左右，尽管可能有更高频率的成分，100MHz示波器无法捕捉。
在这些频率下，铁素体珠的用于过滤的唯一选项之一，因为大多数的半导体器件具有在如此高的频率最小的抑制。此外，需要无懈可击布局，以防止在到达过滤器之前联接到电路这些频率。
电源下降是显着的，但非常简短。需要在该点的负载其它负载的附加电容或过滤，以防止毛刺，例如，一个数字输入IC。
有利的一面是，由于它是这样一个快速的瞬态，走线电感和去耦电容可能足以抑制这种效果足以防止误操作。
Radioshack电动机
图4和图5显示了另一个电机的开启情况。
图4显示，在最初几微秒内，该电机与振动电机有类似的效果:所有电压上都有一个大的尖峰。我们注意到输出电压断断续续，因为电机完全放电输出电容无数次。当我们试图提供大涌流时，电流测量飞离屏幕。
图5增加了时间基准和当前规模。电流放大器在1.3A左右饱和，峰值可能略高。我们看到，当马达向上旋转并减少电流时，会出现断断续续的停止。
这台马达比第一台引起的问题更多。这一次，输入电压的下降是由于产生的大电流造成的。除了通过我们的源电阻的电压降，这可能会导致电源的电流限制。在达到稳态电流之前，功率输入上的振荡幅度更大，持续时间更长(约100ms)。
这将是一个更具挑战性的过滤问题。
电机是它旋转令人难以置信的嘈杂，但是这超出了本文讨论的范围。
使用高压GreenFET SLG59H1012V控制开关
同样，示波器的轨迹如下:
通道 |
颜色 |
探测器测量 |
1章 |
黄色 |
当前的 |
2章 |
浅蓝色的 |
耦合的噪声 |
第3章 |
品红 |
文 |
第4章 |
深蓝色 |
交换节点 |
接下来，我们将看到SLG59H1012V可以做哪些改进。其特点之一是电容控制的转换速率和电流限制。评估板被修改为100k RSET电阻，设置电流限制到略低于1安培。
振动电机
前面我们这个电机已经在快速的开启一些电压瞬变看到。
图7为使用SLG59H1012V评估板的振动电机开机示意图。它的c_sr是10nF。在数据表中找到的公式1解决了大约1.5ms的上升时间。
SLG59H1012V有明显的改进。没有快速开关瞬态，没有电源上的下垂，没有噪声耦合到外部电路上。电压按预期上升，大约在1.5ms，电流单调上升。这种切换方法避免了前面提到的快速切换所带来的所有问题。
这种受控的电压上升防止由感应电流和电压那名到电缆寄生和电机电感和负载目前由于尖峰。相反，该能量是由高压GreenFET过渡过程中消耗。
Radioshack电动机
这种电机有与振动电机相同的快速启动问题，增加了大涌流的下降。通过将c_sr改变为1uF，上升时间进一步减慢。上面的公式1求解上升时间为150ms。
结果如下图7所示:
正如预期的那样，输出电压的剧烈变化，大约150毫秒。
就像在振动电机中，快速开关暂态不存在。
该电机具有浪涌电流的1.2+安培的问题。这一次，电流放大器不会饱和，我们看到的关于650毫安，有很大的改进的峰值电流。这是由于慢慢回转输出电压。通过缓慢旋转休息电机，失速电流降低，由时间达到输出电压电机已经开始旋转。
由于相对较大的1Ω阻抗，输入电压仍然下降。一个典型的电源将有更低的阻抗，但可能有类似的带宽和电流限制。
这种开关方法将防止输入电源过度下垂，只要它有一个大于几个赫兹的带宽和一个合理的低源阻抗。
同样，一旦打开这个极其嘈杂的马达导致尖峰情侣随处可见。
至于开关问题，使用SLG59H1012V来控制输出的转换，改善了快速开关存在的瞬态问题。
结论
快速切换可以引起电源下垂以及噪声耦合。这是为电机控制，其中大电感存在和高浪涌电流可以存在尤其如此。
我们能够使用SLG59H1012V及其电容可编程输出转换控制来防止电源下垂和瞬态噪声耦合。快速开关电感所引起的反电动势被极大地降低到可以忽略的程度，并且涌流被降低到可控制的水平。
所有测量都采用了短环，以获得更高的保真度测量。这些可以在下面的一些图片中看到。鳄鱼夹和香蕉插孔被用于大部分的互连。
在图1.1中，放大器电路通过双绞线连接到部分可见的psu# 2。注意用于测量的小回路。
在图1.2中，将输入功率是在左边和通向激励电路的导线是从顶部。该开关用于使继电器。板的背面侧包含二极管，电容器和互连。突片用于连接到使用鳄鱼夹的电路。
在图1.3中，左侧电源模块为电源1，右侧电源模块为电源2。两者都是浮动供应。接地是通过示波器探头进行的，探头与附近的地面直接焊接的小回路相连。探针的尖端被放置在一个钻孔或一个小线圈的电线，以保持它。
电机(未显示)，连接到红色/黑色双绞线离开照片底部。
继电器电路是它旁边的黄色电路。电流表是图1.4中的电路，外部放大器是右边的电路。
输入端是拧上的。示波器探头接地已拧紧，探头头卡在另一个螺钉连接器上。
电机和电流表与鳄鱼夹连接。
这些电机用双绞线的1米互连并置于1米程。
