开关电源EMI整改方案

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电源EMI传导辐射实际整改经验总结(绝对值得)

电源EMI传导辐射实际整改经验总结(绝对值得)

电源EMI传导辐射实际整改经验总结(绝对值得)第一篇:电源EMI传导辐射实际整改经验总结(绝对值得)1、在反激式电源中,Y电容接初级地与次级地之间在20MHZ时,会比Y电容接在高压与次级地之间高5dB左右。

当然也要视情况而定。

2、MOS管驱动电阻最好能大于或等于47R。

降低驱动速度有利于改善MOS管与变压器的辐射。

一般采用慢速驱动和快速判断的办法。

3、若辐射在40MHZ-80MHZ之间有些余量不够,可适当地增加MOS管DS之间的电容值,以达到降低辐射量的效果。

4、若在输入AC线上套上磁环并绕2圈,有降低40-60MHZ之间辐射值的趋势,那么在输入EMI滤波部分中串入磁珠则会达到同样的效果。

如在NTC电阻上分别套上两个磁珠。

5、在变压器与MOS管D极之间最好能串入一个磁珠,以降低MOS管电流的变化速度,又能降低输出噪音。

6、电源输入AC滤波部分,X电容放在共模电厂的那个位置并不重要,注意布线时要将铜皮都集中于X电容的引脚处,以达到更好的滤波效果,但X电容最好不要与Y电容连接在同一焊点。

7、在300W左右的中功率电源中,其又是由几个不同的电源部分组成,一般采用三极共模电感。

第一级使用100UH-3MH左右的双线并绕锰锌磁环电感,其后再接Y电容,第二级与第三级可使用相同的共模电感,需要使用的电感量并不要求很大,一般10MH左右就能达到要求。

若把Y电容放在第二级与第三级之间,效果就会差一些。

如果采用两级共模滤波,秕一级电感量适当取大些,1.5-2.5MH左右。

8、如果采用三级,第一级电感量适当取小些,在200UH-1MH 之间。

测试辐射时,最好能在初次级之间的Y电容套上磁珠。

如果用三芯AC输入线,在黄绿地线上也串磁环,并绕上两到三圈。

9、在二极管上套磁珠,一般要求把磁珠套在其电压变化最剧烈的地方,在正端整流二极管中,其A端电压变化最剧烈。

10、实例分析:一台19W的二合一电源,在18MH左右处有超过QP值7dB,前级采用两级共模滤波方法和一个X电容,无论怎样更改滤波部分,此处的QP值总是难以压下来。

开关电源EMI整改经验总结

开关电源EMI整改经验总结

开关电源EMI整改中,关于不同频段干扰原因及抑制办法:一、1MHZ以内----以差模干扰为主(整改建议)1. 增大X电容量;2. 添加差模电感;3. 小功率电源可采用PI型滤波器处理(建议靠近变压器的电解电容可选用较大些)。

二、1MHZ---5MHZ---差模共模混合采用输入端并联一系列X电容来滤除差摸干扰并分析出是哪种干扰超标并以解决,(整改建议)1. 对于差模干扰超标可调整X电容量,添加差模电感器,调差模电感量;2. 对于共模干扰超标可添加共模电感,选用合理的电感量来抑制;3. 也可改变整流二极管特性来处理一对快速二极管如FR107一对普通整流二极管1N4007。

三、5M---以上以共摸干扰为主,采用抑制共摸的方法。

(整改建议)对于外壳接地的,在地线上用一个磁环串绕2-3圈会对10MHZ以上干扰有较大的衰减作用;可选择紧贴变压器的铁芯粘铜箔,铜箔闭环。

处理后端输出整流管的吸收电路和初级大电路并联电容的大小。

四、对于20--30MHZ,(整改建议)1. 对于一类产品可以采用调整对地Y2电容量或改变Y2电容位置;2. 调整一二次侧间的Y1电容位置及参数值;3. 在变压器外面包铜箔;变压器最里层加屏蔽层;调整变压器的各绕组的排布。

4. 改变PCB LAYOUT;5. 输出线前面接一个双线并绕的小共模电感;6. 在输出整流管两端并联RC滤波器且调整合理的参数;7. 在变压器与MOSFET之间加BEAD CORE;8. 在变压器的输入电压脚加一个小电容。

9. 可以用增大MOS驱动电阻。

五、30---50MHZ 普遍是MOS管高速开通关断引起(整改建议)1. 可以用增大MOS驱动电阻;2. RCD缓冲电路采用1N4007慢管;3. VCC供电电压用1N4007慢管来解决;4. 或者输出线前端串接一个双线并绕的小共模电感;5. 在MOSFET的D-S脚并联一个小吸收电路;6. 在变压器与MOSFET之间加BEAD CORE;7. 在变压器的输入电压脚加一个小电容;8. PCB心LAYOUT时大电解电容,变压器,MOS构成的电路环尽可能的小;9. 变压器,输出二极管,输出平波电解电容构成的电路环尽可能的小。

解读电源设计中的EMI问题与解决方案

解读电源设计中的EMI问题与解决方案

解读电源设计中的EMI问题与解决方案电源设计中的EMI问题与解决方案电磁干扰(Electromagnetic Interference,简称EMI)是电源设计过程中需要重点考虑的问题之一。

EMI问题可能对电子设备的性能产生负面影响,干扰其正常工作并导致其他设备的性能下降。

本文将介绍电源设计中的EMI问题以及一些常见的解决方案。

一、电源设计中的EMI问题1. 什么是EMI问题?EMI指的是由电子设备产生的电磁场干扰。

当电子设备中的电流和信号在设备内部或外部传输时,会产生电磁辐射和电磁敏感性。

如果这些辐射或敏感性超过了某个特定的范围,就会导致EMI问题。

2. EMI问题可能导致的影响EMI问题可能导致以下影响:- 对设备本身造成干扰:电源系统中的高频噪声可能干扰设备的正常工作,降低设备性能。

- 对其他设备造成干扰:电磁辐射可能传播到其他设备上,导致它们的性能下降,甚至损坏。

- 不符合法规:有些国家和地区对EMI有严格的法规要求,如果不符合这些要求,产品可能无法上市销售。

二、解决EMI问题的常见方案1. 电源线滤波器电源线滤波器是最常见的解决EMI问题的措施之一。

它通过滤波器电路将高频噪声滤除,防止其传播到其他设备上。

电源线滤波器通常由电感器和电容器组成,通过选择合适的元件参数来实现滤波效果。

2. 地线设计正确的地线设计对于减少EMI问题非常重要。

地线应该尽可能短而宽,以减小回路面积,降低电磁辐射。

可以采用单点接地或多点接地的方式,根据具体情况选择最合适的设计方案。

3. 布局设计良好的布局设计可以减少EMI问题。

重要的电路应该远离敏感的传感器、接收器等部件,以减少电磁辐射对它们的影响。

同时,电路板的铺铜区域应尽可能广泛,以提供良好的地面平面。

4. 屏蔽设计屏蔽设计可以有效地减少EMI问题。

对于电源模块,可以使用金属屏蔽罩来封闭电路,将电磁辐射限制在较小的范围内。

此外,对于敏感部分,如高频元件和传感器,还可以采用局部屏蔽来降低电磁辐射。

EMI传导与辐射超标整改方案

EMI传导与辐射超标整改方案

E M I传导与辐射超标整改方案集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#传导与辐射超标整改方案开关电源电磁干扰的产生机理及其传播途径功率开关器件的高额开关动作是导致开关电源产生电磁干扰(emi)的主要原因。

开关频率的提高一方面减小了电源的体积和重量,另一方面也导致了更为严重的emi问题。

开关电源工作时,其内部的电压和电流波形都是在非常短的时间内上升和下降的,因此,开关电源本身是一个噪声发生源。

开关电源产生的干扰,按噪声干扰源种类来分,可分为尖峰干扰和谐波干扰两种;若按耦合通路来分,可分为传导干扰和辐射干扰两种。

使电源产生的干扰不至于对电子系统和电网造成危害的根本办法是削弱噪声发生源,或者切断电源噪声和电子系统、电网之间的耦合途径。

现在按噪声干扰源来分别说明:1、二极管的反向恢复时间引起的干扰交流输入电压经功率二极管整流桥变为正弦脉动电压,经电容平滑后变为直流,但电容电流的波形不是正弦波而是脉冲波。

由电流波形可知,电流中含有高次谐波。

大量电流谐波分量流入电网,造成对电网的谐波污染。

另外,由于电流是脉冲波,使电源输入功率因数降低。

高频整流回路中的整流二极管正向导通时有较大的正向电流流过,在其受反偏电压而转向截止时,由于pn结中有较多的载流子积累,因而在载流子消失之前的一段时间里,电流会反向流动,致使载流子消失的反向恢复电流急剧减少而发生很大的电流变化(di/dt)。

2、开关管工作时产生的谐波干扰功率开关管在导通时流过较大的脉冲电流。

例如正激型、推挽型和桥式变换器的输入电流波形在阻性负载时近似为矩形波,其中含有丰富的高次谐波分量。

当采用零电流、零电压开关时,这种谐波干扰将会很小。

另外,功率开关管在截止期间,高频变压器绕组漏感引起的电流突变,也会产生尖峰干扰。

3、交流输入回路产生的干扰无工频变压器的开关电源输入端整流管在反向恢复期间会引起高频衰减振荡产生干扰。

开关电源产生的尖峰干扰和谐波干扰能量,通过开关电源的输入输出线传播出去而形成的干扰称之为传导干扰;而谐波和寄生振荡的能量,通过输入输出线传播时,都会在空间产生电场和磁场。

开关电源电磁干扰(EMI)整改汇总要点

开关电源电磁干扰(EMI)整改汇总要点

开关电源电磁干扰(EMI整改汇总开关电源类产品的频率大概分四段:150K-400K-4M-20M-30M,这样分的好处是找问题迅速,一般前一段的主要问题在于滤波元器件上。

小功率开关电源用一个合适的X电容和一个共模电感可消除,从增加的元件对测试结果来看,一般电感对AV值有效,电容对QP值有效。

当然,这只是一般规律。

电容越大,滤除的频率越低。

电感越大(适可而止),滤除的频率越高。

400K-4M这一段主要是开关管,变压器等的干扰。

可以在管与散热片之间加屏蔽层(云母片),或者在引脚上套磁珠。

吸收电路上套磁珠有时也很有效。

变压器初次级之间的Y电容也是不容忽视的。

次级对初级高压端合适还是低压端有时候对这段频率影响很大。

除此之外,调整滤波器也可以抑制其骚扰。

4M-20M这段主要是变压器等高频干扰,在没有找到根源前,大概通过调整滤波,接地,加磁珠等手段解除,有时也可能是输出端的问题。

20M以后主要针对齐纳二级管,输出端电源输入端整改。

一般是用到磁珠,接地等。

值得注意的是,滤波器件因该远离变压器,散热器,否则容易耦合。

镇流器整改原理和开关电源类似,但是前部分超标并非调整滤波器件就都可以解除,最有效的办法是Y电容金属外壳,外壳再连接地线。

磁珠对高频抑制效果不错。

根据IEC 60384-14,电容器分为X电容及Y电容,1. X电容是指跨于L-N之间的电容器,2. Y电容是指跨于L-G/N-G之间的电容器。

(L="Line", N="Neutral", G="Ground"X电容底下又分为X1, X2, X3,主要差別在于:1. X1耐高压大于2.5 kV, 小于等于4 kV,2. X2耐高压小于等于2.5 kV,3. X3耐高压小于等于1.2 kVY电容底下又分为Y1, Y2, Y3,Y4, 主要差別在于:1. Y1耐高压大于8 kV,2. Y2耐高压大于5 kV,3. Y3耐高压 n/a4. Y4耐高压大于2.5 kVX,Y电容都是安规电容,火线零线间的是X电容,火线与地间的是Y电容.它们用在电源滤波器里,起到电源滤波作用,分别对共模,差模工扰起滤波作用.作为工作于开关状态的能量转换装置,开关电源的电压、电流变化率很高,产生的干扰强度较大;干扰源主要集中在功率开关期间以及与之相连的散热器和高平变压器,相对于数字电路干扰源的位置较为清楚;开关频率不高(从几十千赫和数兆赫兹),主要的干扰形式是传导干扰和近场干扰;而印刷线路板 (PCB走线通常采用手工布线,具有更大的随意性,这增加了PCB分布参数的提取和近场干扰估计的难度。

EMI整改不同频段干扰原因及抑制办法

EMI整改不同频段干扰原因及抑制办法

EMI整改不同频段干扰原因及抑制办法开关电源EMI整改中,关于不同频段干扰原因及抑制办法:1MHZ以内以差模干扰为主1.增大X电容量;2.添加差模电感;3.小功率电源可采用PI型滤波器处理(建议靠近变压器的电解电容可选用较大些)。

1MHZ---5MHZ差模共模混合采用输入端并联一系列X电容来滤除差摸干扰并分析出是哪种干扰超标并以解决,1.对于差模干扰超标可调整X电容量,添加差模电感器,调差模电感量;2.对于共模干扰超标可添加共模电感,选用合理的电感量来抑制;3.也可改变整流二极管特性来处理一对快速二极管如FR107一对普通整流二极管1N4007。

5M以上以共摸干扰为主,采用抑制共摸的方法。

对于外壳接地的,在地线上用一个磁环串绕2-3圈会对10MHZ以上干扰有较大的衰减作用; 可选择紧贴变压器的铁芯粘铜箔, 铜箔闭环. 处理后端输出整流管的吸收电路和初级大电路并联电容的大小。

对于20--30MHZ,1.对于一类产品可以采用调整对地Y2电容量或改变Y2电容位置;2.调整一二次侧间的Y1电容位置及参数值;3.在变压器外面包铜箔;变压器最里层加屏蔽层;调整变压器的各绕组的排布。

4.改变PCB LAYOUT;5.输出线前面接一个双线并绕的小共模电感;6.在输出整流管两端并联RC滤波器且调整合理的参数;7.在变压器与MOSFET之间加BEAD CORE;8.在变压器的输入电压脚加一个小电容。

9. 可以用增大MOS驱动电阻.30---50MHZ 普遍是MOS管高速开通关断引起1.可以用增大MOS驱动电阻;2.RCD缓冲电路采用1N4007慢管;3.VCC供电电压用1N4007慢管来解决;4.或者输出线前端串接一个双线并绕的小共模电感;5.在MOSFET的D-S脚并联一个小吸收电路;6.在变压器与MOSFET之间加BEAD CORE;7.在变压器的输入电压脚加一个小电容;8.PCB心LAYOUT时大电解电容,变压器,MOS构成的电路环尽可能的小;9.变压器,输出二极管,输出平波电解电容构成的电路环尽可能的小。

开关电源各频率段EMC整改对策

开关电源各频率段EMC整改对策

设计开关电源时防止EMI的措施:1.把噪音电路节点的PCB铜箔面积最大限度地减小;如开关管的漏极、集电极,初次级绕组的节点,等。

2.使输入和输出端远离噪音元件,如变压器线包,变压器磁芯,开关管的散热片,等等。

3. 使噪音元件(如未遮蔽的变压器线包,未遮蔽的变压器磁芯,和开关管,等等)远离外壳边缘,因为在正常操作下外壳边缘很可能靠近外面的接地线。

4. 如果变压器没有使用电场屏蔽,要保持屏蔽体和散热片远离变压器。

5. 尽量减小以下电流环的面积:次级(输出)整流器,初级开关功率器件,栅极(基极)驱动线路,辅助整流器。

6.不要将门极(基极)的驱动返馈环路和初级开关电路或辅助整流电路混在一起。

7.调整优化阻尼电阻值,使它在开关的死区时间里不产生振铃响声。

8. 防止EMI滤波电感饱和。

9.使拐弯节点和次级电路的元件远离初级电路的屏蔽体或者开关管的散热片。

10.保持初级电路的摆动的节点和元件本体远离屏蔽或者散热片。

11.使高频输入的EMI滤波器靠近输入电缆或者连接器端。

12.保持高频输出的EMI滤波器靠近输出电线端子。

13. 使EMI滤波器对面的PCB板的铜箔和元件本体之间保持一定距离。

14.在辅助线圈的整流器的线路上放一些电阻。

15.在磁棒线圈上并联阻尼电阻。

16.在输出RF滤波器两端并联阻尼电阻。

17.在PCB设计时允许放1nF/ 500 V陶瓷电容器或者还可以是一串电阻,跨接在变压器的初级的静端和辅助绕组之间。

18.保持EMI滤波器远离功率变压器;尤其是避免定位在绕包的端部。

19.在PCB面积足够的情况下, 可在PCB上留下放屏蔽绕组用的脚位和放RC阻尼器的位置,RC阻尼器可跨接在屏蔽绕组两端。

20.空间允许的话在开关功率场效应管的漏极和门极之间放一个小径向引线电容器(米勒电容, 10皮法/ 1千伏电容)。

21.空间允许的话放一个小的RC阻尼器在直流输出端。

22. 不要把AC插座与初级开关管的散热片靠在一起。

开关电源产生EMI的原因分析及抗干扰对策

开关电源产生EMI的原因分析及抗干扰对策

开关电源产生EMI的原因分析及抗干扰对策
开关式稳压电源的体积小、重量轻、效率高、稳压范围宽且安全可靠,在很多电子设备中被采用。

但是,它像其他电路一样同样存在一些问题,如控制电路复杂,较高的工作频率会对电视机、收音机等产生电磁辐射干扰使得收音机出现噪声、电视机出现噪波点,甚至还会通过反馈干扰其他电子设备的正常工作。

 1.超音频振荡的干扰问题
 开关式稳压电源的工作频率多为20-100kHz,属于超音频范围。

作为该电源的开关调整器件晶体管或场效应晶体管以相应的频率工作在导通与截止状态,振荡波形近似于方波(还存在过冲),根据傅里叶分析法可以进行分解,即得到直流分量、基波和高次谐波,基波的能量最大,其次是三次、五次、七次……等等。

 2.无线电广播与电磁干扰的关系
 众所周知,无线电广播是利用调制的方法来传播信息的。

音频信号对高频载被采用幅度调制(AM)和频率调制(FM)的方法,然后通过发射天线将调制波以电磁披的形式辐射出去,无线电接收设备是通过接收天线将它们接收下来s再经选频、变频、放大和解调,还原成为音频信号,最后通过低频功放,由扬声器放出声音。

如果只有高频载波而无音频范围的调制信号,那幺它的能量再大,无线电接收设备也不会通过扬声器还原出任何声音信息的。

由此可以想到,仅仅是超音频方披干扰的存在(超音频振荡的下限频率为15k!毡,已在人耳的可听范围之外),产生的高次谐波也不会成为我们通过收音机昕到音频范围的干扰信号,而实际上这种干扰有时却是很严重的,可能在整个中波、短波范围都出现强烈的噪声,那幺干扰来自哪里呢?开关式稳压电源存在。

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开关电源的EMI处理方法一、开关电源EMI整改中,关于不同频段干扰原因及抑制办法。

1MHZ以内,以差模干扰为主。

①增大X电容量;②添加差模电感;③小功率电源可采用 PI 型滤波器处理(建议靠近变压器的电解电容可选用较大些)。

1MHZ-5MHZ,差模共模混合,采用输入端并联一系列 X 电容来滤除差摸干扰并分析出是哪种干扰超标并以解决,①对于差模干扰超标可调整 X 电容量,添加差模电感器,调差模电感量;②对于共模干扰超标可添加共模电感,选用合理的电感量来抑制;③也可改变整流二极管特性来处理一对快速二极管如 FR107 一对普通整流二极管1N4007。

5M以上,以共摸干扰为主,采用抑制共摸的方法。

对于外壳接地的,在地线上用一个磁环串绕 2-3 圈会对 10MHZ 以上干扰有较大的衰减作用; 可选择紧贴变压器的铁芯粘铜箔, 铜箔闭环. 处理后端输出整流管的吸收电路和初级大电路并联电容的大小。

20-30MHZ,①对于一类产品可以采用调整对地Y2 电容量或改变Y2 电容位置;②调整一二次侧间的Y1 电容位置及参数值;③在变压器外面包铜箔;变压器最里层加屏蔽层;调整变压器的各绕组的排布。

④改变PCB LAYOUT;⑤输出线前面接一个双线并绕的小共模电感;⑥在输出整流管两端并联RC滤波器且调整合理的参数;⑦在变压器与MOSFET之间加BEAD CORE;⑧在变压器的输入电压脚加一个小电容。

⑨可以用增大MOS驱动电阻.30-50MHZ,普遍是MOS管高速开通关断引起。

①可以用增大MOS驱动电阻;②RCD缓冲电路采用1N4007 慢管;③VCC供电电压用1N4007 慢管来解决;④或者输出线前端串接一个双线并绕的小共模电感;⑤在MOSFET的D-S脚并联一个小吸收电路;⑥在变压器与MOSFET之间加BEAD CORE;⑦在变压器的输入电压脚加一个小电容;⑧PCB心LAYOUT 时大电解电容,变压器,MOS构成的电路环尽可能的小;⑨变压器,输出二极管,输出平波电解电容构成的电路环尽可能的小。

50-100MHZ,普遍是输出整流管反向恢复电流引起。

①可以在整流管上串磁珠;②调整输出整流管的吸收电路参数;③可改变一二次侧跨接Y电容支路的阻抗,如PIN脚处加BEAD CORE或串接适当的电阻;④也可改变MOSFET,输出整流二极管的本体向空间的辐射(如铁夹卡MOSFET; 铁夹卡DIODE,改变散热器的接地点);⑤增加屏蔽铜箔抑制向空间辐射。

200MHZ以上,开关电源已基本辐射量很小,一般可过EMI标准。

补充说明:开关电源高频变压器初次间一般是屏蔽层的,以上未加缀述。

开关电源是高频产品,PCB 的元器件布局对EMI.,请密切注意此点。

开关电源若有机械外壳,外壳的结构对辐射有很大的影响,请密切注意此点。

主开关管、主二极管不同的生产厂家参数有一定的差异,对 EMC 有一定的影响,请密切注意此点。

二、EMI滤波器设计原理在开关电源中,主要的EMI骚扰源是功率半导体器件开关动作产生的DV/DT和DI/DT,因而电磁发射E ME(Electromagnetic Emission)通常是宽带的噪声信号,其频率范围从开关工作频率到几MHz。

所以,传导型电磁环境(EME)的测量,正如很多国际和国家标准所规定,频率范围在0.15~30MHz。

设计EMI滤波器,就是要对开关频率及其高次谐波的噪声给予足够的衰减。

基于上述标准,通常情况下只要考虑将频率高于150kHz的EME衰减至合理范围内即可。

在数字信号处理领域普遍认同的低通滤波器概念同样适用于电力电子装置中。

简言之,EMI滤波器设计可以理解为要满足以下要求:1)规定要求的阻带频率和阻带衰减;(满足某一特定频率fstop有需要Hstop的衰减);2)对电网频率低衰减(满足规定的通带频率和通带低衰减);3)低成本。

三、开关电源EMI设计1.开关电源的EMI源开关电源的EMI干扰源集中体现在功率开关管、整流二极管、高频变压器等,外部环境对开关电源的干扰主要来自电网的抖动、雷击、外界辐射等。

(1)功率开关管功率开关管工作在On-Off快速循环转换的状态,DV/DT和DI/DT都在急剧变换,因此,功率开关管既是电场耦合的主要干扰源,也是磁场耦合的主要干扰源。

(2)高频变压器高频变压器的EMI来源集中体现在漏感对应的di/dt快速循环变换,因此高频变压器是磁场耦合的重要干扰源。

(3)整流二极管整流二极管的EMI来源集中体现在反向恢复特性上,反向恢复电流的断续点会在电感(引线电感、杂散电感等)产生高dv/dt,从而导致强电磁干扰。

(4)PCB准确的说,PCB是上述干扰源的耦合通道,PCB的优劣,直接对应着对上述EMI源抑制的好坏。

2.开关电源EMI传输通道分类(1)传导干扰的传输通道1)容性耦合2)感性耦合3)电阻耦合a.公共电源内阻产生的电阻传导耦合;b.公共地线阻抗产生的电阻传导耦合;c.公共线路阻抗产生的电阻传导耦合;(2)辐射干扰的传输通道1)在开关电源中,能构成辐射干扰源的元器件和导线均可以被假设为天线,从而利用电偶极子和磁偶极子理论进行分析;二极管、电容、功率开关管可以假设为电偶极子,电感线圈可以假设为磁偶极子;2)没有屏蔽体时,电偶极子、磁偶极子,产生的电磁波传输通道为空气(可以假设为自由空间);3)有屏蔽体时,考虑屏蔽体的缝隙和孔洞,按照泄漏场的数学模型进行分析处理。

3.开关电源EMI抑制的9大措施在开关电源中,电压和电流的突变,即高DV/DT和DI/DT,是其EMI产生的主要原因。

实现开关电源的EMC设计技术措施主要基于以下两点:(1)尽量减小电源本身所产生的干扰源,利用抑制干扰的方法或产生干扰较小的元器件和电路,并进行合理布局;(2)通过接地、滤波、屏蔽等技术抑制电源的EMI以及提高电源的EMS。

分开来讲,9大措施分别是:①减小DV/DT和DI/DT(降低其峰值、减缓其斜率);②压敏电阻的合理应用,以降低浪涌电压;③阻尼网络抑制过冲④采用软恢复特性的二极管,以降低高频段EMI⑤有源功率因数校正,以及其他谐波校正技术⑥采用合理设计的电源线滤波器⑦合理的接地处理⑧有效的屏蔽措施⑨合理的PCB设计4.高频变压器漏感的控制高频变压器的漏感是功率开关管关断尖峰电压产生的重要原因之一,因此,控制漏感成为解决高频变压器带来的EMI首要面对的问题。

减小高频变压器漏感两个切入点:电气设计、工艺设计。

(1)选择合适磁芯,降低漏感。

漏感与原边匝数平方成正比,减小匝数会显著降低漏感。

(2)减小绕组间的绝缘层。

现在有一种称之为“黄金薄膜”的绝缘层,厚度20~100um,脉冲击穿电压可达几千伏。

(3)增加绕组间耦合度,减小漏感。

5.高频变压器的屏蔽为防止高频变压器的漏磁对周围电路产生干扰,可采用屏蔽带来屏蔽高频变压器的漏磁场。

屏蔽带一般由铜箔制作,绕在变压器外部一周,并进行接地,屏蔽带相对于漏磁场来说是一个短路环,从而抑制漏磁场更大范围的泄漏。

高频变压器,磁心之间和绕组之间会发生相对位移,从而导致高频变压器在工作中产生噪声(啸叫、振动)。

为防止该噪声,需要对变压器采取加固措施:(1)用环氧树脂将磁心(例如EE、EI磁心)的三个接触面进行粘接,抑制相对位移的产生;(2)用“玻璃珠”(Glass beads)胶合剂粘结磁心,效果更好。

四、几种新的抑制传导干扰的方法开关电源技术是一项综合性技术,我们可以利用先进半导体设计技术、磁性材料、电感元件技术以及开关器件技术等来有效地减少和抑制EMI信号干扰。

目前,开关电源日益广泛地应用到各种控制设备、通信设备以及家用电器中,其电磁干扰问题、及与其它电子设备的电磁兼容问题已日益成为人们关注的热点,未来电磁干扰及其相关问题必将得到更多研究。

1.新的控制方法—调制频率(Modulated Frepuecy)控制。

电磁干扰是根据开关频率周期变化的,干扰能量集中在离散的开关频率点上,很难满足EMI标准的要求。

如果把开关信号的能量调制分布在一个很宽的频带上,产生一系列分立边频带,则可以将干扰频谱展开,使干扰能量分布在各个频段上,这样更容易达到EMI标准。

频率调制方法就是根据这种原理实现对开关电源电磁干扰的抑制。

最初人们采用随机频率控制,其主要思想是:在控制回路中加入一个随机扰动分量,使开关间隔(占空比D)进行不规则变化。

则开关噪声频谱由原来离散的尖峰脉冲噪声变成连续分布噪声,其峰值大大下降。

2.新的无源缓冲电路设计。

开关变换器中主要的电磁干扰是在开关管开关时刻产生的。

以整流二极管为例,在开通时,其反向恢复电流不仅引起大量的开通损耗,还产生很大的di/dt。

导致电磁干扰;在关断时,其两端的电压快速升高,有很大的dv/dt,从而产生电磁干扰。

缓冲电路不仅可抑制开通时di/d t变化率、限制关断时dv/dt的变化,还具有电路简单、成本低的特点,因而得到广泛应用。

3.无源补偿技术。

应用无源补偿技术,则可以在不影响主电路工作的情况下较好地抑制电路的共模干扰,并可减少LCM、节省成本。

由于共模干扰是由开关器件的寄生电容在高频时的di/dt产生的,因此,用一个额外的变压器绕组在补偿电容上产生一个180度的反向电压,产生的补偿电流再与寄生电容上的干扰电流迭加,从而消除干扰。

这就是无源补偿的原理。

由于布线的原因,信号通过地线、电源和传输线的阻抗互相耦合而形成的噪声。

因电源滤波不佳造成泄漏,甚至形成寄生振荡。

电磁耦合会在PCB/变压器和输入/出端引起所谓差模噪声和共模噪声,见图1的示意图。

这完全由电磁干扰在两电源线上产生的耦合电流的方向来决定,噪声电流I N与差模信号电流I S方向相同时,产生差模噪声;噪声电流I N在两输入线上方向相同,则产生共模噪声。

差模噪声和共模噪声往往同时产生。

图1 (a) 差模噪声 (b) 共模噪声4.屏蔽屏蔽就是在电子电路中将噪声干扰源屏蔽起来。

例如将变压器屏蔽起来,因为变压器是一个很大的电磁干扰源。

变压器的干扰一般具有方向性,改变方向也能有效降低干扰强度。

最怕受干扰的部分屏蔽起来。

例如放大器的输入回路。

屏蔽分电场屏蔽和磁场屏蔽,屏蔽材料可用铜、铝、铁的箔片制成,也可采用铁淦氧和坡莫合金等材料。

铁淦氧是绝缘导磁材料,可屏蔽磁场,坡莫合金是良好的导电、导磁材料,可有效屏蔽电场和磁场。

在要求高的场合,可以采用多层屏蔽。

典型的屏蔽原理图见图2。

图2静电屏蔽原理 磁屏蔽原理5.滤波和去耦滤波是将交流电源整流后的交流分量抑制掉。

滤波后,直流电源中的纹波对电子电路各级的影响是不同的。

因此需要对敏感部分或源加去耦合电路,去耦电路就是一个RC电容滤波电路,见图3。

合理布置电源的供电走线,将流有大电流的走线和输入级的供电线分开,供电线成网状分布,以降低印制电路板的铜箔电阻。

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