EMI传导与辐射超标整改方案

传导与辐射超标整改方案
开关电源电磁干扰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昭阳e255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超新星阅读器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这种通过电磁辐射产生的干扰称为辐射干扰
4其他原因
元器件的寄生参数开关电源的原理图设计不够完美印刷线路板(pcb)走线通常采用手工布 具有很大的随意性,pcb的近场干扰大并且印刷板上器件的安装放置以及方位的不合理都会造成emi干扰这增加了pcb分布参数的提取和近场干扰估计的难度
flyback 架构noise 简单的延时电路在频谱上的反应
0.15 mhz处产生的振荡是开关频率的3次谐波引起的干扰
0.2 mhz处产生的振荡是开关频率的4次谐波和mosfet 振荡2(190.5khz)基波的迭加引起的干扰;所以这部分较强
0.25 mhz处产生的振荡是开关频率的5次谐波引起的干扰;
0.35 mhz处产生的振荡是开关频率的7次谐波引起的干扰;
0.39 mhz处产生的振荡是开关频率的8次谐波和mosfet 振荡2(190.5khz)基波的迭加引起的干扰;
1.31mhz处产生的振荡是diode 振荡1(1.31mhz)的基波引起的干扰;
3.3 mhz处产生的振荡是mosfet 振荡1(3.3mhz)的基波引起的干扰;
开关管整流二极管的振荡会产生较强的干扰
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
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.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.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emi的特点
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唐荣海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
1mhz以内----以差模干扰为主,增大x电容就可解决
1mhz---5mhz---差模共模混合,采用输入端并一系列x电容来滤除差摸干扰并分析出是哪种干扰超标并解决;
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绕2圈会对10mhz以上干扰有较大的衰减(diudiu2006);对于25--30mhz不过可以采用加大对地y电容在变压器外面包铜皮改变pcb layout输出线前面接一个双线并绕的小磁环,最少绕10在输出整流管两端并rc滤波器.
30---50mhz    普遍是mos管高速开通关断引起,可以用增大mos驱动电阻,rcd缓冲电路采用1n4007慢管,vcc供电电压用1n4007慢管来解决.
100---200mhz  普遍是输出整流管反向恢复电流引起,可以在整流管上串磁珠
100mhz-200mhz之间大部分出于pfc mosfetpfc 二极管,现在mosfetpfc二极管串磁珠有效果,水平方向基本可以解决问题,但垂直方向就很无奈了
开关电源的辐射一般只会影响到100m 以下的频段.也可以在mos,二极管上加相应吸收回路,但效率会有所降低 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
盗版爱情下载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.武林风柏晶可以用增大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.mosfet 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 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,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
emi
传导冷机时在0.15-1mhz超标热机时就有7db余量主要原因是初级bulk电容df值过大造成的冷机时esr比较大热机时esr比较小开关电流在esr上形成开关电压它会压在一个电流ln线间流动这就是差模干扰解决办法是用esr低的电解电容或者在两个电解电容之间加一个差模电感......... emi
辐射在30~300mhz频段内出现宽带噪声超标
通过在电源线上增加去耦磁环可开合进行验证如果有改善则说明和电源线有关系采用以下整改方法如果设备有一体化滤波器检查滤波器的接地是否良好接地线是否尽可能短
金属外壳的滤波器的接地最好直接通过其外壳和地之间的大面积搭接检查滤波器的输入输出线是否互相靠近适当调整x/y电容的容值差模电感及共模扼流圈的感量调整y电容时要注意安全问题改变参数可能会改善某一段的辐射但是却会导致另外频度变差所以需要不断的试才能到最好的组合适当增大触发极上的电阻值不失为一个好
办法也可在开关管晶体管的集电极或者是mos管的漏极或者是次级输出整流管对地接一个小电容也可以有效减小共模开关噪声开关电源板在pcb布线时一定要控制好各回路的回流面积可以大大减小差模辐射pcb电源走线中增加104/103电容为电源去耦在多层板布线时要求电源平面和地平面紧邻在电源线上套磁环进行比对验证以后可以通过在单板上增加共模电感来实现或者在电缆上注塑磁环输入ac线的l线的长度尽量短

本文发布于:2024-09-25 10:25:21,感谢您对本站的认可!

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