開關(guān)電源的EMI設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn) - 從設(shè)計(jì)到維修,全方位學(xué)習(xí)開關(guān)電源
2012年11月23日 14:50 來(lái)源:本站整理 作者:春波綠影 我要評(píng)論(0)
開關(guān)電源的EMI設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)分享
開關(guān)電源的EMI干擾源集中體現(xiàn)在功率開關(guān)管、整流二極管、高頻變壓器等,外部環(huán)境對(duì)開關(guān)電源的干擾主要來(lái)自電網(wǎng)的抖動(dòng)、雷擊、外界輻射等。
1.開關(guān)電源的EMI源
開關(guān)電源的EMI干擾源集中體現(xiàn)在功率開關(guān)管、整流二極管、高頻變壓器等,外部環(huán)境對(duì)開關(guān)電源的干擾主要來(lái)自電網(wǎng)的抖動(dòng)、雷擊、外界輻射等。
(1)功率開關(guān)管
功率開關(guān)管工作在On-Off快速循環(huán)轉(zhuǎn)換的狀態(tài),dv/dt和di/dt都在急劇變換,因此,功率開關(guān)管既是電場(chǎng)耦合的主要干擾源,也是磁場(chǎng)耦合的主要干擾源。
?。?)高頻變壓器
高頻變壓器的EMI來(lái)源集中體現(xiàn)在漏感對(duì)應(yīng)的di/dt快速循環(huán)變換,因此高頻變壓器是磁場(chǎng)耦合的重要干擾源。
?。?)整流二極管
整流二極管的EMI來(lái)源集中體現(xiàn)在反向恢復(fù)特性上,反向恢復(fù)電流的斷續(xù)點(diǎn)會(huì)在電感(引線電感、雜散電感等)產(chǎn)生高 dv/dt,從而導(dǎo)致強(qiáng)電磁干擾。
?。?)PCB
準(zhǔn)確的說(shuō),PCB是上述干擾源的耦合通道,PCB的優(yōu)劣,直接對(duì)應(yīng)著對(duì)上 述EMI源抑制的好壞。
2.開關(guān)電源EMI傳輸通道分類
?。ㄒ唬?。 傳導(dǎo)干擾的傳輸通道
?。?)容性耦合
?。?)感性耦合
?。?)電阻耦合
a.公共電源內(nèi)阻產(chǎn)生的電阻傳導(dǎo)耦合
b.公共地線阻抗產(chǎn)生的 電阻傳導(dǎo)耦合
c.公共線路阻抗產(chǎn)生的電阻傳導(dǎo)耦合
?。ǘ?。 輻射干擾的傳輸通道
(1)在開關(guān) 電源中,能構(gòu)成輻射干擾源的元器件和導(dǎo)線均可以被假設(shè)為天線,從而利用電偶極子和磁偶極子理論進(jìn)行分析;二極管、電容、功率開關(guān)管可以假設(shè)為電偶極子,電 感線圈可以假設(shè)為磁偶極子;
?。?)沒(méi)有屏蔽體時(shí),電偶極子、磁偶極子,產(chǎn)生的電磁波傳輸通道為空氣(可以假設(shè)為自由空間);
?。?)有屏蔽體時(shí),考慮屏蔽體的縫隙和孔洞,按照泄漏場(chǎng)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析處理。
3.開關(guān)電源EMI抑制的9大措施
在開關(guān)電源中,電壓和電流的突變,即高dv/dt和di/dt,是其EMI產(chǎn)生的主要原因。實(shí)現(xiàn)開關(guān)電源的EMC設(shè)計(jì)技術(shù)措施主要基于以下兩點(diǎn):
(1)盡量減小電源本身所產(chǎn)生的干擾源,利用抑制干擾的方法或產(chǎn)生干擾較小的元器件和電路,并進(jìn)行合理布局;
(2)通過(guò)接地、濾波、屏蔽 等技術(shù)抑制電源的EMI以及提高電源的EMS。
分開來(lái)講,9大措施分別是:
?。?)減小dv/dt和di/dt(降 低其峰值、減緩其斜率)
?。?)壓敏電阻的合理應(yīng)用,以降低浪涌電壓
?。?)阻尼網(wǎng)絡(luò)抑制過(guò)沖
?。?)采用軟恢復(fù)特 性的二極管,以降低高頻段EMI
?。?)有源功率因數(shù)校正,以及其他諧波校正技術(shù)
?。?)采用合理設(shè)計(jì)的電源線濾波器
?。?)合理的接地處理
?。?)有效的屏蔽措施
(9)合理的PCB設(shè)計(jì)
4.高頻變壓器漏感的控制
高頻變壓器的漏感是功率開關(guān)管關(guān)斷尖峰電壓產(chǎn)生的重要原因之一,因此,控制漏感成為解決高頻變壓器帶來(lái)的EMI首要面對(duì)的問(wèn)題。
減小高頻變壓器漏感兩個(gè)切入點(diǎn):電氣設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)!
?。?)選擇合適磁芯,降低漏感。漏感與原邊匝數(shù)平方成正比,減小匝數(shù)會(huì)顯著降低漏感。
?。?)減小繞組間的絕緣層。現(xiàn)在有一種稱之為“黃金薄膜”的絕緣層,厚度20~100um,脈沖擊穿電壓可達(dá)幾千伏。
?。?)增加繞組間耦合度,減小漏感。
5.高頻變壓器的屏蔽
為防止高頻變壓器的漏磁對(duì)周圍電路產(chǎn)生干擾,可采用屏 蔽帶來(lái)屏蔽高頻變壓器的漏磁場(chǎng)。屏蔽帶一般由銅箔制作,繞在變壓器外部一周,并進(jìn)行接地,屏蔽帶相對(duì)于漏磁場(chǎng)來(lái)說(shuō)是一個(gè)短路環(huán),從而抑制漏磁場(chǎng)更大范圍的 泄漏。
高頻變壓器,磁心之間和繞組之間會(huì)發(fā)生相對(duì)位移,從而導(dǎo)致高頻變壓器在工作中產(chǎn)生噪聲(嘯叫、振動(dòng))。為防止該噪聲,需要對(duì)變 壓器采取加固措施:
?。?)用環(huán)氧樹脂將磁心(例如EE、EI磁心)的三個(gè)接觸面進(jìn)行粘接,抑制相對(duì)位移的產(chǎn)生;
?。?)用“玻璃珠”(Glass beads)膠合劑粘結(jié)磁心,效果更好。
本文導(dǎo)航
- 第 1 頁(yè):從設(shè)計(jì)到維修,全方位學(xué)習(xí)開關(guān)電源
- 第 2 頁(yè):如何選擇開關(guān)電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
- 第 3 頁(yè):如何為開關(guān)電源選擇合適的電感
- 第 4 頁(yè):開關(guān)電源的EMI設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)
- 第 5 頁(yè):開關(guān)電源紋波的測(cè)量
- 第 6 頁(yè):開關(guān)電源測(cè)試方法
- 第 7 頁(yè):開關(guān)電源維修方法介紹
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