影響開關(guān)電源差模傳導(dǎo)發(fā)射的主要是濾波電容的等效串聯(lián)電阻ESR和等效串聯(lián)電感ESL。
圖 開關(guān)電源差模傳導(dǎo)發(fā)射回路分析
開關(guān)電源在MOS管通斷過程中產(chǎn)生開關(guān)電流,開關(guān)電流的基頻等于開關(guān)電源頻率。由于濾波電容C是一個(gè)大容量、高額定電壓的電容,因此其有顯著等效串聯(lián)電阻ESR和等效串聯(lián)電感ESL。因此對于開關(guān)電流來說,濾波電容并不是絕對的低阻抗,開關(guān)電流在分流點(diǎn)處將出現(xiàn)分流,一些開關(guān)電流流向?yàn)V波電容,剩下的經(jīng)全波整流電路和LISN后返回。對于差模電流來說,LISN可以近似看成100歐姆,于是可以將上圖進(jìn)行簡化:
圖開關(guān)電源簡化的差模等效電路
從上圖可以看出,流經(jīng)LISN的電流IDM經(jīng)過50歐姆電阻上的電壓就是我們所說的差模傳導(dǎo)發(fā)射電壓。由于LISN的電阻是固定的,在開關(guān)頻率處,電容C的容抗也是非常的低,比如在50kHz開關(guān)頻率處一個(gè)250uF理想電容的容抗為0.01歐姆,接近于零,所以在開關(guān)頻率處ESL和ESR將是主要的阻抗,ESL和ESR的大小將決定有多少開關(guān)電流分流到LISN形成差模傳導(dǎo)發(fā)射電壓VDM。
下面我們來分別分析ESL和ESR對的影響。我們用一個(gè)梯形波近似開關(guān)電流,因?yàn)槲覀儗μ菪尾ǖ念l譜包絡(luò)非常熟悉,這里主要是為了掌握定量分析的過程,因?yàn)榉治鰡栴}的思路和能力是最重要的。
例如一個(gè)有30nH的ESL和0.1歐姆ESR的濾波電容,轉(zhuǎn)折頻率為531kHz。
我們觀察GJB151B的CE102限值曲線可以看出在500kHz以前CE102的限值以20dB/dec的速率下降,因此只要轉(zhuǎn)折頻率在500kHz或者更低,那么輸入濾波電容的ESR將不會帶來任何問題。
總結(jié):我們應(yīng)該如何減小差模傳導(dǎo)發(fā)射呢?由于開關(guān)電源的開關(guān)頻率是設(shè)計(jì)好的,我們無法改變,另外開關(guān)電流的時(shí)域幅值為是電源的額定功率決定的,我們也無法隨意改變,開關(guān)管的上升/下降時(shí)間也是設(shè)計(jì)好的,受設(shè)計(jì)者控制的唯一參數(shù)是盡可能的減小濾波電容的ESR和ESL,同時(shí)轉(zhuǎn)折頻率盡可能落在500kHz以內(nèi)。
審核編輯:湯梓紅
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原文標(biāo)題:開關(guān)電源差模傳導(dǎo)發(fā)射分析[20240122]
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