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凱豐盈分享開(kāi)關(guān)電源和濾波器EMC整改方案
時(shí)間: 22-06-15 11:50 瀏覽次數:45

開(kāi)關(guān)電源電磁干擾的產(chǎn)生機理及其傳播途徑

Flyback架構noise在頻譜上的反應

0.15MHz處產(chǎn)生的振蕩是開(kāi)關(guān)頻率的3次諧波引起的干擾;

0.2MHz處產(chǎn)生的振蕩是開(kāi)關(guān)頻率的4次諧波和Mosfet振蕩2(190.5KHz)基波的迭加,引起的干擾;所以這部分較強;

0.25MHz處產(chǎn)生的振蕩是開(kāi)關(guān)頻率的5次諧波引起的干擾;

0.35MHz處產(chǎn)生的振蕩是開(kāi)關(guān)頻率的7次諧波引起的干擾;

0.39MHz處產(chǎn)生的振蕩是開(kāi)關(guān)頻率的8次諧波和Mosfet振蕩2(190.5KHz)基波的迭加引起的干擾;

1.31MHz處產(chǎn)生的振蕩是Diode振蕩1(1.31MHz)的基波引起的干擾;

3.3MHz處產(chǎn)生的振蕩是Mosfet振蕩1(3.3MHz)的基波引起的干擾;

開(kāi)關(guān)管、整流二極管的振蕩會(huì )產(chǎn)生較強的干擾

設計開(kāi)關(guān)電源時(shí)防止EMI的措施

1.把噪音電路節點(diǎn)的PCB銅箔面積最大限度地減小,如開(kāi)關(guān)管的漏極、集電極、初次級繞組的節點(diǎn)等;

2.使輸入和輸出端遠離噪音元件,如變壓器線(xiàn)包、變壓器磁芯、開(kāi)關(guān)管的散熱片等等;

3.使噪音元件(如未遮蔽的變壓器線(xiàn)包、未遮蔽的變壓器磁芯和開(kāi)關(guān)管等等)遠離外殼邊緣,因為在正常操作下外殼邊緣很可能靠近外面的接地線(xiàn);

4.如果變壓器沒(méi)有使用電場(chǎng)屏蔽,要保持屏蔽體和散熱片遠離變壓器;

5.盡量減小以下電流環(huán)的面積:次級(輸出)整流器、初級開(kāi)關(guān)功率器件、柵極(基極)驅動(dòng)線(xiàn)路、輔助整流器

6.不要將門(mén)極(基極)的驅動(dòng)返饋環(huán)路和初級開(kāi)關(guān)電路或輔助整流電路混在一起;

7.調整優(yōu)化阻尼電阻值,使它在開(kāi)關(guān)的死區時(shí)間里不產(chǎn)生振鈴響聲;

8.防止EMI濾波電感飽和;

9.使拐彎節點(diǎn)和次級電路的元件遠離初級電路的屏蔽體或者開(kāi)關(guān)管的散熱片;

10.保持初級電路的擺動(dòng)的節點(diǎn)和元件本體遠離屏蔽或者散熱片;

11.使高頻輸入的EMI濾波器靠近輸入電纜或者連接器端;

12.保持高頻輸出的EMI濾波器靠近輸出電線(xiàn)端子;

13.使EMI濾波器對面的PCB板的銅箔和元件本體之間保持一定距離;

14.在輔助線(xiàn)圈的整流器的線(xiàn)路上放一些電阻;

15.在磁棒線(xiàn)圈上并聯(lián)阻尼電阻;

16.在輸出RF濾波器兩端并聯(lián)阻尼電阻;

17.在PCB設計時(shí)允許放1nF/500V陶瓷電容器或者還可以是一串電阻,跨接在變壓器的初級的靜端和輔助繞組之間;

18.保持EMI濾波器遠離功率變壓器,尤其是避免定位在繞包的端部;

19.在PCB面積足夠的情況下,可在PCB上留下放屏蔽繞組用的腳位和放RC阻尼器的位置,RC阻尼器可跨接在屏蔽繞組兩端;

20.空間允許的話(huà)在開(kāi)關(guān)功率場(chǎng)效應管的漏極和門(mén)極之間放一個(gè)小徑向引線(xiàn)電容器(米勒電容,10皮法/1千伏電容);

21.空間允許的話(huà)放一個(gè)小的RC阻尼器在直流輸出端;

22.不要把AC插座與初級開(kāi)關(guān)管的散熱片靠在一起。

開(kāi)關(guān)電源EMI的特點(diǎn)

作為工作于開(kāi)關(guān)狀態(tài)的能量轉換裝置,開(kāi)關(guān)電源的電壓、電流變化率很高,產(chǎn)生的干擾強度較大;干擾源主要集中在功率開(kāi)關(guān)期間以及與之相連的散熱器和高平變壓器,相對于數字電路干擾源的位置較為清楚;開(kāi)關(guān)頻率不高(從幾十千赫和數兆赫茲),主要的干擾形式

是傳導干擾和近場(chǎng)干擾;而印刷線(xiàn)路板(PCB)走線(xiàn)通常采用手工布線(xiàn),具有更大的隨意性,這增加了PCB分布參數的提取和近場(chǎng)干擾估計的難度。

1MHZ以?xún)?---以差模干擾為主,增大X電容就可解決;

1MHZ---5MHZ---差模共?;旌?,采用輸入端并一系列X電容來(lái)濾除差摸干擾并分析出是哪種干擾超標并解決;

5M以上---以共摸干擾為主,采用抑制共摸的方法。對于外殼接地的,在地線(xiàn)上用一個(gè)磁環(huán)繞2圈會(huì )對10MHZ以上干擾有較大的衰減(diudiu2006);對于25--30MHZ不過(guò)可以采用加大對地Y電容、在變壓器外面包銅皮、改變PCBLAYOUT、輸出線(xiàn)前面接一個(gè)雙線(xiàn)并繞的小磁環(huán),

最少繞10圈、在輸出整流管兩端并RC濾波器;

30---50MHZ---普遍是MOS管高速開(kāi)通關(guān)斷引起,可以用增大MOS驅動(dòng)電阻,RCD緩沖電路采用1N4007慢管,VCC供電電壓用1N4007慢管來(lái)解決;

100---200MHZ---普遍是輸出整流管反向恢復電流引起,可以在整流管上串磁珠;

100MHz-200MHz之間大部分出于PFCMOSFET及PFC二極管,現在MOSFET及PFC二極管串磁珠有效果,水平方向基本可以解決問(wèn)題,但垂直方向就很無(wú)奈了。

開(kāi)關(guān)電源的輻射一般只會(huì )影響到100M以下的頻段,也可以在MOS、二極管上加相應吸收回路,但效率會(huì )有所降低。

1MHZ以?xún)?---以差模干擾為主

1.增大X電容量;

2.添加差模電感;

3.小功率電源可采用PI型濾波器處理(建議靠近變壓器的電解電容可選用較大些)。

1MHZ---5MHZ---差模共?;旌?/p>

采用輸入端并聯(lián)一系列X電容來(lái)濾除差摸干擾并分析出是哪種干擾超標并以解決。

1.對于差模干擾超標可調整X電容量,添加差模電感器,調差模電感量;

2.對于共模干擾超標可添加共模電感,選用合理的電感量來(lái)抑制;

3.也可改變整流二極管特性來(lái)處理一對快速二極管如FR107一對普通整流二極管1N4007。

5M以上---以共摸干擾為主,采用抑制共摸的方法

對于外殼接地的,在地線(xiàn)上用一個(gè)磁環(huán)串繞2-3圈會(huì )對10MHZ以上干擾有較大的衰減作用;也可選擇緊貼變壓器的鐵芯粘銅箔,銅箔閉環(huán)。處理后端輸出整流管的吸收電路和初級大電路并聯(lián)電容的大小。

對于20--30MHZ

1.對于一類(lèi)產(chǎn)品可以采用調整對地Y2電容量或改變Y2電容位置;

2.調整一二次側間的Y1電容位置及參數值;

3.在變壓器外面包銅箔、變壓器最里層加屏蔽層,調整變壓器的各繞組的排布;

4.改變PCBLAYOUT;

5.輸出線(xiàn)前面接一個(gè)雙線(xiàn)并繞的小共模電感;

6.在輸出整流管兩端并聯(lián)RC濾波器且調整合理的參數;

7.在變壓器與MOSFET之間加BEADCORE;

8.在變壓器的輸入電壓腳加一個(gè)小電容;

9.可以用增大MOS驅動(dòng)電阻。


30---50MHZ普遍是MOS管高速開(kāi)通關(guān)斷引起


1.可以用增大MOS驅動(dòng)電阻;

2.RCD緩沖電路采用1N4007慢管;

3.VCC供電電壓用1N4007慢管來(lái)解決;

4.或者輸出線(xiàn)前端串接一個(gè)雙線(xiàn)并繞的小共模電感;

5.在MOSFET的D-S腳并聯(lián)一個(gè)小吸收電路;

6.在變壓器與MOSFET之間加BEADCORE;

7.在變壓器的輸入電壓腳加一個(gè)小電容;

8.PCB心LAYOUT時(shí)大電解電容,變壓器,MOS構成的電路環(huán)盡可能的??;

9.變壓器,輸出二極管,輸出平波電解電容構成的電路環(huán)盡可能的小。

50---100MHZ普遍是輸出整流管反向恢復電流引起

1.可以在整流管上串磁珠;

2.調整輸出整流管的吸收電路參數;

3.可改變一二次側跨接Y電容支路的阻抗,如PIN腳處加BEADCORE或串接適當的電阻;

4.也可改變MOSFET,輸出整流二極管的本體向空間的輻射(如鐵夾卡MOSFET,鐵夾卡DIODE,改變散熱器的接地點(diǎn));

5.增加屏蔽銅箔抑制向空間輻射。

200MHZ以上開(kāi)關(guān)電源已基本輻射量很小,一般可過(guò)EMI標準。

傳導方面EMI對策

    傳導冷機時(shí)在0.15-1MHZ超標,熱機時(shí)就有7DB余量。主要原因是初級BULK電容DF值過(guò)大造成的,冷機時(shí)ESR比較大,熱機時(shí)ESR比較小,開(kāi)關(guān)電流在ESR上形成開(kāi)關(guān)電壓,它會(huì )壓在一個(gè)電流LN線(xiàn)間流動(dòng),這就是差模干擾。解決辦法是用ESR低的電解電容或者在兩個(gè)電解

電容之間加一個(gè)差模電感.........


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