開關(guān)電源EMC經(jīng)驗(yàn)知識(shí)

...wd......wd......wd...開關(guān)電源EMC經(jīng)歷EMC設(shè)計(jì)理念開關(guān)電源EMI探討EMI產(chǎn)生的根源第一、開關(guān)電源的最大缺點(diǎn)是因切換動(dòng)作〔TURN-ON或TURNOFF〕產(chǎn)生雜訊電壓為其雜訊源。因切換動(dòng)作的波形為方波，而方波含有很多高次諧波?！瞕v/dt〕第二、由于開關(guān)電晶體的非線性及二極體的反向恢復(fù)特性，電流作快速的非線性變化引起雜訊?！瞕i/dt〕EMI的傳播方式和途徑EMI干擾信號(hào)按其特性可分為共模信號(hào)〔COMMONMODE〕和差模信號(hào)〔DIFFERENTIALMODE〕。共模信號(hào)：干擾信號(hào)電流的在兩條回路的導(dǎo)線上的電流方向相對(duì)大地是一樣的信號(hào)，稱為共模信號(hào)，見下左圖；差模信號(hào)：干擾信號(hào)電流的在兩條回路的導(dǎo)線上的電流方向相對(duì)大地是相反的信號(hào)，稱為差模信號(hào)，見下右圖。常用低通濾波構(gòu)造的劃分電源輸入濾波器的設(shè)計(jì)共模差模分開設(shè)計(jì)〔以π型為例〕濾波器共模局部設(shè)計(jì)濾波器差模局部設(shè)計(jì)濾波器的安裝●共模電感的繞制共模扼流圈中的負(fù)載電流產(chǎn)生的磁場相互抵銷，因此磁芯不會(huì)飽和。●磁珠阻抗注意：共模電感和磁珠需要測量溫升!!拓?fù)銭MI分析舉例Flyback架構(gòu)EMI分析Flyback的高頻等效模型Noise源大的di/dt和dv/dt產(chǎn)生的地方，對(duì)Flyback架構(gòu)來說，會(huì)產(chǎn)生這些變化的主要有：變壓器TX1；MOSFETQ1；輸出二極管D1；芯片的RC振蕩；驅(qū)動(dòng)信號(hào)線；MOSFET的Noise如以下列圖，Q1上Vds的波形所示，主要來自三個(gè)方面：①M(fèi)osfet開通、關(guān)斷時(shí)，具有很寬的頻譜含量，開關(guān)頻率的諧波本身就是較強(qiáng)的干擾源。②關(guān)斷時(shí)的振蕩1產(chǎn)生較強(qiáng)的干擾。③關(guān)斷時(shí)的振蕩2產(chǎn)生較強(qiáng)的干擾。開關(guān)管Q1關(guān)斷，副邊二極管D1導(dǎo)通時(shí)〔帶載〕，原邊的勵(lì)磁電感被鉗制，原邊漏感Lep的能量通過Q1的寄生電容Cds進(jìn)展放電，主放電回路為Lep—Cds—Rs—C1—Lep，此時(shí)產(chǎn)生振蕩振蕩的頻率為：在Lep上的振蕩電壓Vlep迭加在2Vc1上，致使Vds=2Vc1+Vlep。振蕩的強(qiáng)弱，將決定我們選取的管子的耐壓值、電路的穩(wěn)定性。量測Lep=6.1uH,Q1為2611查規(guī)格書可得Coss=190pF〔Coss近似等于Cds〕,而此充電板為兩個(gè)管子并聯(lián)，所以Cds=380pF。由上式可求得f=3.3MHz，和以下列圖中的振蕩頻率吻合。從圖中可看出此振蕩是一衰減的振蕩波，其初始的振蕩峰值決定于振蕩電路的Q值：Q值越大，峰值就越大。Q值小，則峰值小。為了減小峰值，可減小變壓器的漏感Lep,加大Cds和電路的阻抗R。而參加Snubber電路是極有效之方法。振蕩2發(fā)生在MosfetQ1關(guān)斷，副邊二極管由通轉(zhuǎn)向關(guān)斷，原邊勵(lì)磁電感被釋放(這時(shí)Cds被充至2Vc1)，Cds和原邊線圈的雜散電容Clp為并聯(lián)狀態(tài)，再和原邊電感Lp〔勵(lì)磁電感和漏感之和〕發(fā)生振蕩。放電回路同振蕩1。振蕩頻率為：在Lp上的振蕩電壓Vlp迭加在Vc1上，致使Vds=Vc1+Vlp。量測Lp=0.4mH；Q1為2611，查規(guī)格書可得Coss=190pF〔Coss近似等于Cds〕,而此充電板為兩個(gè)管子并聯(lián)，所以Cds=380pF；Clp在200KHz時(shí)測得為Clp=1.6nF。由上式可求得：f=178.6KHz，和以下列圖中190.5K吻合?！裎覀兛蓪?shí)行的改善措施有兩個(gè)：★1、減小Noise的大??；★2、切斷或改善傳播途徑。1.減小Noise的大小：首先考慮以下三個(gè)方面：①M(fèi)osfet、Diode動(dòng)作時(shí)，具有很寬的頻譜含量，開關(guān)頻率的諧波本身就是較強(qiáng)的干擾源。措施：在滿足所要求的效率、溫升條件下，我們可盡量選開關(guān)較平緩的管子。而通過調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電阻也可到達(dá)這一目的。②Q1、D1的振蕩1會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的干擾。措施：

*對(duì)寄生電容Cds、Cj的處理：在Q1的ds極、二極管的兩端各并上一681小電容，來降低電路的Q值，從而降低振蕩的振幅A，同時(shí)能降低振蕩頻率f。需注意的是：此電容的能量1/2Cu2將全部消耗在Q1上，所以管子溫升是個(gè)問題。解決的方法是使用RCsnubber,讓能量消耗在R上。同時(shí)R能起到減小振幅的作用。*對(duì)變壓器的漏感Le的處理：1、變壓器采用三明治繞法，以減小漏感。2、在變壓器的繞組上加吸收電路。3、減小Q1D極到變壓器的引線長度。〔此引線電感和漏感相迭加〕采取上述措施降低振蕩1的影響之后得以下列圖。③：Q1D1上的振蕩2會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)干擾。分析方法和②一樣，但此時(shí)電感已變得很大了〔主要為為勵(lì)磁電感〕，因此漏感和引線電感對(duì)③的影響相對(duì)較小。同樣從上面的分析中，可看出Nosie的傳播途徑主要是通過變壓器的雜散電容Ctx；Mosfet/Diode到散熱片的雜散電容Cm/Cd；及散熱片到地的雜散電容Ce等途徑而耦合到LISN被取樣電阻所俘獲。措施一：在Rs的地端和C2的地間接一個(gè)Y電容〔４７２〕。原理分析：它的作用是雙重的，一是為Mosfet動(dòng)作產(chǎn)生且串到變壓器副邊的noise電流〔如I4〕,提供一個(gè)低阻抗的回路，減小到地的電流。二是為二次側(cè)Diode產(chǎn)生的且串到變壓器原邊的noise電流提供低阻抗回路，從而減小流過LISN的電流。其效果如以下列圖：紅色為：未改善之前；藍(lán)色為：采取措施之后措施二：變壓器加法拉第銅環(huán)：變壓器是Noise傳播的主要通道之一，其中初級(jí)線圈和次級(jí)線圈間雜散電容Ctx是重要因素。而在變壓器內(nèi)部加法拉第銅環(huán)是減小Ctx的有效的方法之一。措施三：散熱片接Rs的地端：目的為了將散熱片－Ce—地－LISN這一支路旁路掉，從而減小到地的電流。其效果如以下列圖：可看出，在低頻時(shí)較有效；在高頻時(shí)，效果不明顯，這主要是因?yàn)樵诟哳l時(shí)，管腳直接對(duì)地的電容已有相當(dāng)?shù)淖饔?。紅色為：散熱片未接地；藍(lán)色為：散熱片接地當(dāng)綜合上述所有措施后，EMI總效果比照方以下列圖：紅色為：未采取措施前；藍(lán)色為：綜合上述措施后國際認(rèn)證體系簡介歐標(biāo)認(rèn)證EMCMarkEMCStandard分為EMI(電磁干擾測試)&EMS(電磁相容測試)兩局部：★1.EMI局部為EN55022,EN61000-3-2,EN61000-3-3；★2.EMS局部為EN55024內(nèi)含7項(xiàng)測試:EN55022為RadiationTest&ConductionTest(傳導(dǎo)&幅射測試);

EN61000-3-2為HarmonicTest(電源諧波測試);

EN61000-3-3為FlickerTest(電壓變動(dòng)測試)EN61000-4-2為ESDTest(靜電測試);

EN61000-4-3為RSTestEN61000-4-4為EFTTest(電子快速脈衝測試);EN61000-4-5為SurgeTest(雷擊測試)EN61000-4-6為CSTest(傳導(dǎo)耐受度測試);EN61000-4-8為PFMFTestEN61000-4-11為DIPTest(電壓突降測試)美標(biāo)認(rèn)證EEMIMarkFCC(強(qiáng)制性)StandardFCCPart15(EMI電磁干擾測試)申請(qǐng)方式1.ClassA自我認(rèn)証2.C