開關(guān)電源高頻電磁波干擾概論-解析.doc

開關(guān)電源高頻電磁波干擾概論解析（一） 雖然關(guān)于EMI的書和資料非常多，但基本都是針對設(shè)備級的，針對開關(guān)電源的很少，有個別書和資料雖然寫著開關(guān)電源的名字，但由于作者并非電源設(shè)計人員，所以就變成了標(biāo)準(zhǔn)匯編。針對開關(guān)電源的目前就是這個開關(guān)電源高頻電磁波干擾概論，非常經(jīng)典，是香港大學(xué)的兩位教授寫的。但我也沒有聽過作者講解，所以只能憑自己的理解和大家討論。這個資料在本網(wǎng)站有人上傳，可以下載。這個是說EMI的傳播過程，干擾源干擾途徑接收器，就向傳染?。簜魅驹磦魅就緩揭赘腥巳骸τ陂_關(guān)電源來說，最后一部分是不需要考慮的，干擾源也不能消滅，因為它也是開關(guān)電源之所以能工作的源頭，但是可以通過軟開關(guān)、加緩沖等方式來使干擾源的干擾小一些?？刂聘蓴_途徑是降低開關(guān)電源EMI的重要一環(huán)，也是本講義的重點講解之處。信號源波形產(chǎn)生的頻譜電壓波形產(chǎn)生的頻譜電流波形產(chǎn)生的頻譜大家從中能發(fā)現(xiàn)什么？ 占空比和波形斜率的影響占空比越大時，干擾的幅度也大一些，這個可由FFT的系數(shù)算出來。波形的斜率對干擾的高頻部分影響非常大。低頻部分幾乎沒有影響。低頻部分主要由波形的幅度和高電平部分的寬度決定的，但高頻部分大幅度下降的轉(zhuǎn)折點為1/(3.14*tr),所以tr越大時，轉(zhuǎn)折點的頻率越低，高頻下降越大。所以我們應(yīng)該想到降低斜率的措施，緩沖電路。此部分的總結(jié)：電壓和電流波形都有很豐富的頻率成分超過200M時由于幅值已經(jīng)很低，所以影響很小波形影響低頻部分上升沿和下降沿影響高頻部分占空比對個頻譜幅值有一點影響下以部分13-42頁，介紹的內(nèi)容比較雜，有傳導(dǎo)和輻射的場地、設(shè)備的放置，Log的概念等。重點說一下這個圖，這個介紹的是干擾的耦合途徑，左邊為傳導(dǎo)干擾，右邊為輻射干擾。輻射分為遠(yuǎn)場和近場。 一般用蝶型天線輻射測量只測量電場，而不是磁場，磁場是用大圓環(huán)來測量的，燈具常用。電場除了直接輻射到天線外，還可能輻射到地面再反射到天線，天線接受到的是直射波和反射波的矢量合成，所以需要上下移動尋找最大合成量。除此以外，由于電磁波有極化，所以天線需要改變方向以檢測最大值（一般只測試水平和垂直）。不同意cmg近遠(yuǎn)場的說法。近遠(yuǎn)場的過渡點是 /2 (/6) ，不是，30MHz來說，是1.6米，因為最小測距是3米，所以整個測試頻譜都是遠(yuǎn)場。這些都是憑記憶的，再查一下書，確實有個K項，謝謝你，改正了我不少錯誤?？磥砦倚枰鼑?yán)謹(jǐn)一些，為了大家的方便，我會把上面的帖子修改一下。LISN網(wǎng)絡(luò)。LISN網(wǎng)絡(luò)是用來拾取噪音的。差模噪音會在Line1-Line2之間流動，經(jīng)過50歐姆電阻拾取。共模電流經(jīng)過下面的地線再通過50歐姆的電阻回到電源，共模噪音也是經(jīng)過50歐姆電阻拾取。50uH電感和10uF電容是用來阻止電網(wǎng)的干擾進(jìn)入被測電源和防止被測的噪音跑到外面去。0.25uF的電容保證只有交流噪音信號可以流過去。在150KHz頻率以上時其阻抗很小，近似短路。LISN的原理并不復(fù)雜，但是為什么進(jìn)口的LISN都是超大超貴呢？國產(chǎn)的單相LISN打開看過，很簡單，而且用的電感很小，感覺會飽和，所以自己換了。RS的只在實驗室見過，但不知道里面都是些什么。線對線（差模）和線對地（共模）的噪音檢測。都是通過測量50歐姆電阻的電壓信號來檢測的，但儀器并不會區(qū)分差模和共模，實際為兩個信號的矢量疊加（個人意見，儀器里面我不清楚）。兩種輻射測試：場強輻射測試，通過組合天線來測量輻射的電場強度，蝶型天線（兩個耳朵）測量30-300MHz，對數(shù)天線測量300-1GHz，對開關(guān)電源來說，主要是耳朵測量，300MHz以后一般電源輻射很小。功率輻射測試（吸收鉗），這個一般帶長引線的設(shè)備需要做這個試驗，如DVD等。有效檢測部分只有前面的一個環(huán)，后面是做吸收用的，范圍30-300MHz。共模電流通過高頻變壓器后送到檢測設(shè)備。1。CM和DM的分隔，用CM/DM Spitter (其實是個變壓器)。LISN的兩個輸出接入Splitter后分別輸出CM和DM信號。2。Biconical antenna 一般叫雙錐型天線，像兩個攪蛋器。蝶型天線是Bow-tie Antenna，就兩個平面三角形，電視機的室內(nèi)天線，有時也用它。兩者是不同的。我雖然以他的講義為基礎(chǔ)，但并不是全部照本宣科。在深圳實際測輻射的天線是兩個三角形的耳朵對數(shù)。按你上面的描述是蝶型的，所以不是錐形的。我說的是儀器里面應(yīng)該是不區(qū)分的。自己區(qū)分方法很多，并不需要特別的東西，我們的方法是用10個0.22的X電容接到電源的輸入端。差模幾乎就沒有了，對實際測試非常有用，又不花錢。我說的是標(biāo)準(zhǔn)實驗室的儀器，自家炮制的未嘗不可。到過幾個Lab site，倒未見過有用蝶型天線的，全是雙錐的，包括經(jīng)我買的。不過是以前的事了，相信現(xiàn)在多用混合型天線，就是蝶型連對數(shù)的，畢竟蝶型是壓扁了的錐型，剛谷歌了一下。-真是好奇怪，深圳的實驗室我去過很多，還未見過錐形的，前幾天剛?cè)ミ^計量院，也是蝶型的。計量院不可能不是標(biāo)準(zhǔn)實驗室吧。記憶中信華，信測，質(zhì)檢中心，東莞北南也是蝶型的。廣州5所很多年沒去了，記不清楚了。很久沒去Lab了，是以前的印象，相信蝶型現(xiàn)在是主流了，我也落后了。下面幾頁說的是峰值、準(zhǔn)峰值和平均值在儀器內(nèi)部的測試方法，不是我們關(guān)心的重點。從上面可以看出（看原文），3中檢測主要是包絡(luò)檢波的沖放電時間常數(shù)不一樣。標(biāo)準(zhǔn)要求測試的是QP和AV。但由于掃描時間過長，一般摸底是用PK和QP測量。 這個圖告訴我們，在電源里面兩個分離的物體是有電容效應(yīng)的，當(dāng)有交流信號時，就會有電流流過。在電源里面相對并有電壓變化的物體是很多的，如漏極和次級；漏極和初級的L，N線等，它們都會引起電流流動，被LISN檢測到就是EMI干擾。仿真的結(jié)果和實際是基本上相符的。 看不見的耦合感性耦合，第一個圖描述了兩個電路，前面是個振蕩電路，后面就是上面容性耦合的電路，看似兩個電路不相干，但是由于距離比較近，兩個電路會通過磁場耦合，就向一個變壓器一樣，互感的公式如第二個圖所示，隨兩個電路的距離增大而減小，隨振蕩電路面積（r為代表）的增大而增大。 第一幅圖把上面的計算電感等效的變壓器帶入電路里面，第二幅圖是測量和模擬的結(jié)果，可以看到互感的模型是很正確的，感性耦合確實向變壓器一樣。這樣的耦合在開關(guān)電源里面比比皆是，向反激里面的高壓電容、變壓器初級和開關(guān)管組成的環(huán)路，變壓器初級嵌位電路形成的環(huán)路，次級整流管形成的環(huán)路。除了常見的這3個外其實還有很多，如初級、次級和Y電容組成的環(huán)路，變壓器初級、初級和屏蔽層的電容及屏蔽層的電感組成的環(huán)路等。容性耦合的一個例子：這個例子是說漏極和輸入的接線端有一個耦合，盡管電容很小(0.1pF)，但由于漏極電壓高，差模干擾還是會超過標(biāo)準(zhǔn)。這個很容易理解。不再贅述。大師,我有個疑問,平行板電容器的電容量不是和它的正對面積有關(guān)嗎?可第一個圖和第二個圖上正對面積是一樣的,怎么會有C11，就可以得到左半平面極點，就不會有穩(wěn)定性問題。有一階部分的系數(shù)1的調(diào)節(jié)得到上述紅色公式。帶一個實際的電源參數(shù)進(jìn)去，發(fā)現(xiàn)RL3實際上要10歐姆電路才能穩(wěn)定，但實際的電感的內(nèi)阻是很小的，由此得出結(jié)果幾乎每一個電源都會振蕩。但實際上并不是這樣，說明理論有不對的地方。回復(fù) 2008-12-16 11:29 1樓 cmg |副總工程師 (3097) | 發(fā)消息 這個是為了和后面做對應(yīng)的，不作解釋?？春竺婢涂梢粤?。電感的頻率特性，我們會看到在頻率升高時磁心的損耗會反應(yīng)為一個很大的電阻，正是它阻尼了振蕩，當(dāng)然趨附和臨近效應(yīng)反應(yīng)的電阻和直流電阻也有影響，但不是主要因素。補充一下，在實際的電源中C1都很大，很大的C1實際上降低了對RL3的要求，只要很小的RL3就可以了，實際不用考慮RL3,電容的ESR起到了RL3的作用?；貜?fù) 2008-12-16 11:46 2樓 cmg |副總工程師 (3097) | 發(fā)消息 當(dāng)頻率高時，用鐵分心做電感時，由于損耗嚴(yán)重可能引起融化，這有點玄，但漆包線絕緣是有可能壞掉的。用鐵氧體時由于損耗小，就沒有這個問題。所以不要忘了ac電阻代表的磁心損耗，它可以阻尼電源的振蕩。由上面的分析我們就知道了為什么輸入濾波通常不會引起電源振蕩。主要是第一點和第三點。濾波電感的磁心損耗提供了額外電阻；C1通常比較大?；貜?fù) 2008-12-16 20:41 17樓 cmg |副總工程師 (3097) | 發(fā)消息 補上忘掉的一部分：普通的整流濾波只有在電壓峰值時二極管才導(dǎo)通，此時二極管是完全導(dǎo)通的，所以差模和共模電流很容易通過整流管而被LISN檢測到，而其他時間二極管不導(dǎo)通，差模電流是不能通過的，共模電流通過能力也減弱，只有高頻的部分才容易通過二極管的節(jié)電容通過。由于二極管不導(dǎo)通時幾乎沒有干擾電流流過，所以用交流電源供電時測量到的平均值會比直流電源供電時低，因為直流供電時二極管是每時每刻導(dǎo)通的，干擾電流可以全通過。由以前的帖子里描述的測量EMI的原理可知，峰值和準(zhǔn)峰值是沒有變化的。因為它們測的是瞬間(PK)和極短時間的平均值(QP)?；貜?fù)