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開關(guān)電源抑制EMI的22個設(shè)計技巧!

出處:電子發(fā)燒友網(wǎng) 發(fā)布于:2019-08-21 13:34:07

  一、開關(guān)電源電磁干擾的產(chǎn)生機理
  開關(guān)電源產(chǎn)生的干擾,按噪聲干擾源種類來分,可分為尖峰干擾和諧波干擾兩種;若按耦合通路來分,可分為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩種。現(xiàn)在按噪聲干擾源來分別說明:
  1、二極管的反向恢復(fù)時間引起的干擾
  高頻整流回路中的整流二極管正向?qū)〞r有較大的正向電流流過,在其受反偏電壓而轉(zhuǎn)向截止時,由于PN結(jié)中有較多的載流子積累,因而在載流子消失之前的一段時間里,電流會反向流動,致使載流子消失的反向恢復(fù)電流急劇減少而發(fā)生很大的電流變化(di/dt)。
  2、開關(guān)管工作時產(chǎn)生的諧波干擾
  功率開關(guān)管在導(dǎo)通時流過較大的脈沖電流。例如正激型、推挽型和橋式變換器的輸進(jìn)電流波形在阻性負(fù)載時近似為矩形波,其中含有豐富的高次諧波分量。當(dāng)采用零電流、零電壓開關(guān)時,這種諧波干擾將會很小。另外,功率開關(guān)管在截止期間,高頻變壓器繞組漏感引起的電流突變,也會產(chǎn)生尖峰干擾。
  3、交流輸進(jìn)回路產(chǎn)生的干擾
  無工頻變壓器的開關(guān)電源輸進(jìn)端整流管在反向恢復(fù)期間會引起高頻衰減振蕩產(chǎn)生干擾。
  開關(guān)電源產(chǎn)生的尖峰干擾和諧波干擾能量,通過開關(guān)電源的輸進(jìn)輸出線傳播而形成的干擾稱之為傳導(dǎo)干擾;而諧波和寄生振蕩的能量,通過輸進(jìn)輸出線傳播時,都會在空間產(chǎn)生電場和磁場。這種通過電磁輻射產(chǎn)生的干擾稱為輻射干擾。
  4、其他原因
  元器件的寄生參數(shù),開關(guān)電源的原理圖設(shè)計不夠完美,印刷線路板(PCB)走線通常采用手工布置,具有很大的隨意性,PCB的近場干擾大,并且印刷板上器件的安裝、放置,以及方位的不公道都會造成EMI干擾。
  二、設(shè)計開關(guān)電源抑制EMI 的技巧:
  1.把噪音電路節(jié)點的 PCB 銅箔面積限度地減小。如開關(guān)管的漏極、集電極,初次級繞組的節(jié)點等。
  2.使輸入和輸出端遠(yuǎn)離噪音元件,如變壓器線包,變壓器磁芯,開關(guān)管的散熱片等。
  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(guān)管,等等)遠(yuǎn)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屏蔽,要保持屏蔽體和散熱片遠(yuǎn)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,初級開關(guān)功率器件,柵極(基極)驅(qū)動線路,輔助整流器。
  6.不要將門極(基極)的驅(qū)動返饋環(huán)路和初級開關(guān)電路或輔助整流電路混在一起。
  7.調(diào)整優(yōu)化阻尼電阻值,使它在開關(guān)的死區(qū)時間里不產(chǎn)生振鈴響聲。
  8.防止 EMI 濾波電感飽和。
  9.使拐彎節(jié)點和次級電路的元件遠(yuǎn)離初級電路的屏蔽體或者開關(guān)管的散熱片。
  10.保持初級電路的擺動的節(jié)點和元件本體遠(yuǎn)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(shè)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(yuǎn)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.空間允許的話在開關(guān)功率場效應(yīng)管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(guān)管的散熱片靠在一起。
關(guān)鍵詞:開關(guān)電源

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