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凱豐盈分享開關電源和濾波器EMC整改方案
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開關電源電磁干擾的產生機理及其傳播途徑

Flyback架構noise在頻譜上的反應

0.15MHz處產生的振盪是開關頻率的3次諧波引起的干擾;

0.2MHz處產生的振盪是開關頻率的4次諧波和Mosfet振盪2(190.5KHz)基波的迭加✘₪,引起的干擾;所以這部分較強;

0.25MHz處產生的振盪是開關頻率的5次諧波引起的干擾;

0.35MHz處產生的振盪是開關頻率的7次諧波引起的干擾;

0.39MHz處產生的振盪是開關頻率的8次諧波和Mosfet振盪2(190.5KHz)基波的迭加引起的干擾;

1.31MHz處產生的振盪是Diode振盪1(1.31MHz)的基波引起的干擾;

3.3MHz處產生的振盪是Mosfet振盪1(3.3MHz)的基波引起的干擾;

開關管▩▩₪··、整流二極體的振盪會產生較強的干擾

設計開關電源時防止EMI的措施

1.把噪音電路節點的PCB銅箔面積最大限度地減小✘₪,如開關管的漏極▩▩₪··、集電極▩▩₪··、初次級繞組的節點等;

2.使輸入和輸出端遠離噪音元件✘₪,如變壓器線包▩▩₪··、變壓器磁芯▩▩₪··、開關管的散熱片等等;

3.使噪音元件(如未遮蔽的變壓器線包▩▩₪··、未遮蔽的變壓器磁芯和開關管等等)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;

4.如果變壓器沒有使用電場遮蔽✘₪,要保持遮蔽體和散熱片遠離變壓器;

5.儘量減小以下電流環的面積│·:次級(輸出)整流器▩▩₪··、初級開關功率器件▩▩₪··、柵極(基極)驅動線路▩▩₪··、輔助整流器

6.不要將門極(基極)的驅動返饋環路和初級開關電路或輔助整流電路混在一起;

7.調整最佳化阻尼電阻值✘₪,使它在開關的死區時間裡不產生振鈴響聲;

8.防止EMI濾波電感飽和;

9.使拐彎節點和次級電路的元件遠離初級電路的遮蔽體或者開關管的散熱片;

10.保持初級電路的擺動的節點和元件本體遠離遮蔽或者散熱片;

11.使高頻輸入的EMI濾波器靠近輸入電纜或者聯結器端;

12.保持高頻輸出的EMI濾波器靠近輸出電線端子;

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.在輔助線圈的整流器的線路上放一些電阻;

15.在磁棒線圈上並聯阻尼電阻;

16.在輸出RF濾波器兩端並聯阻尼電阻;

17.在PCB設計時允許放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上留下放遮蔽繞組用的腳位和放RC阻尼器的位置✘₪,RC阻尼器可跨接在遮蔽繞組兩端;

20.空間允許的話在開關功率場效電晶體的漏極和門極之間放一個小徑向引線電容器(米勒電容✘₪,10皮法/1千伏電容);

21.空間允許的話放一個小的RC阻尼器在直流輸出端;

22.不要把AC插座與初級開關管的散熱片靠在一起↟╃╃☁✘。

開關電源EMI的特點

作為工作於開關狀態的能量轉換裝置✘₪,開關電源的電壓▩▩₪··、電流變化率很高✘₪,產生的干擾強度較大;干擾源主要集中在功率開關期間以及與之相連的散熱器和高平變壓器✘₪,相對於數位電路干擾源的位置較為清楚;開關頻率不高(從幾十千赫和數兆赫茲)✘₪,主要的干擾形式

是傳導干擾和近場干擾;而印刷線路板(PCB)走線通常採用手工佈線✘₪,具有更大的隨意性✘₪,這增加了PCB分佈引數的提取和近場干擾估計的難度↟╃╃☁✘。

1MHZ以內----以差模干擾為主✘₪,增大X電容就可解決;

1MHZ---5MHZ---差模共模混合✘₪,採用輸入端並一系列X電容來濾除差摸干擾並分析出是哪種干擾超標並解決;

5M以上---以共摸干擾為主✘₪,採用抑制共摸的方法↟╃╃☁✘。對於外殼接地的✘₪,在地線上用一個磁環繞2圈會對10MHZ以上干擾有較大的衰減(diudiu2006);對於25--30MHZ不過可以採用加大對地Y電容▩▩₪··、在變壓器外面包銅皮▩▩₪··、改變PCBLAYOUT▩▩₪··、輸出線前面接一個雙線並繞的小磁環✘₪,

最少繞10圈▩▩₪··、在輸出整流管兩端並RC濾波器;

30---50MHZ---普遍是MOS管高速開通關斷引起✘₪,可以用增大MOS驅動電阻✘₪,RCD緩衝電路採用1N4007慢管✘₪,VCC供電電壓用1N4007慢管來解決;

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之間大部分出於PFCMOSFET及PFC二極體✘₪,現在MOSFET及PFC二極體串磁珠有效果✘₪,水平方向基本可以解決問題✘₪,但垂直方向就很無奈了↟╃╃☁✘。

開關電源的輻射一般只會影響到100M以下的頻段✘₪,也可以在MOS▩▩₪··、二極體上加相應吸收回路✘₪,但效率會有所降低↟╃╃☁✘。

1MHZ以內----以差模干擾為主

1.增大X電容量;

2.新增差模電感;

3.小功率電源可採用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---差模共模混合

採用輸入端並聯一系列X電容來濾除差摸干擾並分析出是哪種干擾超標並以解決↟╃╃☁✘。

1.對於差模干擾超標可調整X電容量✘₪,新增差模電感器✘₪,調差模電感量;

2.對於共模干擾超標可新增共模電感✘₪,選用合理的電感量來抑制;

3.也可改變整流二極體特性來處理一對快速二極體如FR107一對普通整流二極體1N4007↟╃╃☁✘。

5M以上---以共摸干擾為主✘₪,採用抑制共摸的方法

對於外殼接地的✘₪,在地線上用一個磁環串繞2-3圈會對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↟╃╃☁✘。處理後端輸出整流管的吸收電路和初級大電路並聯電容的大小↟╃╃☁✘。

對於20--30MHZ

1.對於一類產品可以採用調整對地Y2電容量或改變Y2電容位置;

2.調整一二次側間的Y1電容位置及引數值;

3.在變壓器外面包銅箔▩▩₪··、變壓器最裡層加遮蔽層✘₪,調整變壓器的各繞組的排布;

4.改變PCBLAYOUT;

5.輸出線前面接一個雙線並繞的小共模電感;

6.在輸出整流管兩端並聯RC濾波器且調整合理的引數;

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小電容;

9.可以用增大MOS驅動電阻↟╃╃☁✘。


30---50MHZ普遍是MOS管高速開通關斷引起


1.可以用增大MOS驅動電阻;

2.RCD緩衝電路採用1N4007慢管;

3.VCC供電電壓用1N4007慢管來解決;

4.或者輸出線前端串接一個雙線並繞的小共模電感;

5.在MOSFET的D-S腳並聯一個小吸收電路;

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小電容;

8.PCB心LAYOUT時大電解電容✘₪,變壓器✘₪,MOS構成的電路環儘可能的小;

9.變壓器✘₪,輸出二極體✘₪,輸出平波電解電容構成的電路環儘可能的小↟╃╃☁✘。

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引數;

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✘₪,輸出整流二極體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);

5.增加遮蔽銅箔抑制向空間輻射↟╃╃☁✘。

200MHZ以上開關電源已基本輻射量很小✘₪,一般可過EMI標準↟╃╃☁✘。

傳導方面EMI對策

    傳導冷機時在0.15-1MHZ超標✘₪,熱機時就有7DB餘量↟╃╃☁✘。主要原因是初級BULK電容DF值過大造成的✘₪,冷機時ESR比較大✘₪,熱機時ESR比較小✘₪,開關電流在ESR上形成開關電壓✘₪,它會壓在一個電流LN線間流動✘₪,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電解

電容之間加一個差模電感.........


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