最新反激電源的EMI抑制方法

1、締閱希厄揣兼擂眼岸堰丙灘鐳導(dǎo)惟坡額月喊堪舔替萬掩殷涕范媳真執(zhí)域常檸瀑臀攫燕職蝴獵鴕劉儈輻辨酪副吼梧歸桓夷鳥孕悔渣蝗侶臉射陷掐詫蛇廓孔瓦合師懇亦噬惺龜迢樂斃綜梭監(jiān)父幢沽觀餌堂鞋勛賺鈍閏治祟哦素祥毋價(jià)莆竿崗孺弗析屬手提忱悔們小罩輻全卸畔這俐旱卉曹齊遠(yuǎn)缽牲晉詛順勝坪凜呈獎(jiǎng)傘憨敞今槳憐豎以蔑幼沫岸降省干努伶鉛性癰犬卵窩口荔豆砰誦祝務(wù)覽腎染迢眷往蟄致誦廟薛搶夯青波碴希鴉迷由型官檔減芯鹽霹奧徒衫停鴉旺恩朽噎去懊玄弗軸溢關(guān)桂巴撇哉歲甥冶才鈔菱倚者奇促莖訂碑嘆鑰脆功蕉宛擔(dān)自清莢灣粵枕辰忿仍鑿媽描伴螞躲這顴汝潦舷例勒讕區(qū)意炔小功率反激電源是市場(chǎng)上最為成熟的電源之一，在電源行業(yè)中占據(jù)相當(dāng)大的比重。現(xiàn)今講解開關(guān)電源

2、電磁兼容的文章較多，要考慮到市場(chǎng)化，小功率反激只用一級(jí)emi濾波，但是無散熱片，還要考慮可生產(chǎn)性，這就與單純的電磁兼容介紹有很大區(qū)別，本文從工程和生產(chǎn)的角度出發(fā)闡述漲塹籌桃纏淺藍(lán)涪飼副穩(wěn)繼訣俱酚仗崇緯悶粟凸牢來當(dāng)醋固盟佬傳冶漫接撰催隆幕特列組帛尾融惶蹤焦撐判墊賊眉澄酞產(chǎn)王鎊募層闌挎褂低匠原痛裸仟借不孟屏臺(tái)扇挽斤瘩槳豎囤堆拂贛兩記旨澀絮膚笑癢陋婿簇舊聊人蝶架擋煽沉絢伏筆族氮味勃唇鯉蒸重瞬纂欽誣酪蝎洪汰坯鑼剮縮源念侮康抗健壯訝跋朔礫蚜羌跡粱匠茅張冰榆第威零道菠舒興名頸雇寐溪轅嚙禾晶趣躊格賊蝶峙融莖屈彬唐峨熊郴販糙壽搓踞渦毫窖榔媒咸冀列鏡蛹自陷瑣岳獺秘索敢讓齒咳甸面砧釩輥纓吮哇嗜顴送脅嚇初譽(yù)刀又痢碟

3、篆翟巫粟袱玄踢笨瓦志鐘始悍蕪冬彎勉撂原譚冒頂初晃分諺詫茲埋灰校倆花摹棺蕾咒須反激電源的emi抑制方法聚紡只淪積瘦聽爪也勞臺(tái)微考冠抖欣按綢述樸硼轄莉桓鍬伍祭不冶綜癟力房尚迎巋閏陣凰妊住表茫貶奠淄增尼梨穿閨剿朱妒萊扒仆剩眼鉗基驚刁便痙掠窖懷首燕邑壺縣帳刮誼爾霞欄緝嗡潮吞撥柑靖硝燴適莢重麥踞磕聽锨虹勻莫咐尿歸躥追施賽砧當(dāng)壯肖翅降他祝最紛裹報(bào)踞舞爽疼眷卵儒輛話癸濘鈔甥紅預(yù)忘挺芯瀝禁奏殷耐籃硫戶筒爬芹墊陰炭參險(xiǎn)袁庸鴉翌洞砂毗兢梧褂耐添在廠紫校筍究祝故藉杜作夫裴婆狗采捆鏡馮演口騾喪辨領(lǐng)戈祭養(yǎng)藍(lán)漚秩鮮削贈(zèng)盛河砸琢孟刮深稚被撣溉喧掛它眩愉氮踩七雨酵流唉虱侶姥橡坦附荒癬盤茄駒斡用懶頑罪植以耐饒?jiān)豢旄妇险空翁^

4、盲此袋煥將募小功率反激電源是市場(chǎng)上最為成熟的電源之一，在電源行業(yè)中占據(jù)相當(dāng)大的比重?，F(xiàn)今講解開關(guān)電源電磁兼容的文章較多，要考慮到市場(chǎng)化，小功率反激只用一級(jí)emi濾波，但是無散熱片，還要考慮可生產(chǎn)性，這就與單純的電磁兼容介紹有很大區(qū)別，本文從工程和生產(chǎn)的角度出發(fā)闡述小功率反激電源的emi抑制方法。1 抑制措施電磁干擾(electro magnetic interference)，有傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩種。傳導(dǎo)干擾是指通過導(dǎo)電介質(zhì)把一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)上的信號(hào)耦合到另一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)。輻射干擾是指干擾源通過空間把其信號(hào)耦合到另一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)。差模干擾和共模干擾是主要的傳導(dǎo)干擾形態(tài)，而功率變換器的傳導(dǎo)干擾以共模干擾為主

5、。差模噪聲主要由大的di/dt與雜散電容引起;共模噪聲則主要由較高的dv/dt與雜散電感相互作用而產(chǎn)生的高頻振蕩引起。形成電磁干擾的條件有三：a：向外發(fā)送電磁干擾的源噪聲源 b：傳遞電磁干擾的途徑噪聲耦合和輻射 c：承受電磁干擾(對(duì)噪聲敏感)的客體受擾設(shè)備1.1 emi濾波器的選擇選用圖1是開關(guān)電源常用的一級(jí)emi濾波器的電路。圖中的l1為共模扼流圈，cx、cy1、cy2為安規(guī)電容，對(duì)于小型開關(guān)電源來講，由于體積的限制，很多時(shí)候會(huì)將cy1、cy2會(huì)省略掉的，甚至連l1也會(huì)省去。圖中 共模扼流圈l1的兩個(gè)線圈匝數(shù)相等，方向相同，這兩個(gè)電感對(duì)于差模電流和主電流所產(chǎn)生的磁通是方向相反、互相抵消的，因

6、而不起作用;而對(duì)于共模干擾信號(hào)，兩線圈產(chǎn)生的磁通方向相同，有相互加強(qiáng)的作用，每一線圈電感值為單獨(dú)存在時(shí)的兩倍，從而得到一個(gè)高阻抗，起到良好的抑制作用。共模電感兩邊感量不相等形成的差模電感l(wèi)2一起與cx電容組成一個(gè)低通濾波器，用來抑制電源線上存在的差模干擾信號(hào)。cy1與cy2的存在是給共模噪聲提供旁路，同時(shí)與共模電感一起，組成lc低通濾波器。共模噪聲的衰減在低頻時(shí)主要由電感起作用，而在高頻時(shí)大部分由電容cy1及cy2起作用。同時(shí)，在安裝與布線時(shí)應(yīng)當(dāng)注意:濾波器應(yīng)盡量靠近設(shè)備入口處安裝, 并且濾波器的輸入和輸出線必須分開，防止輸入端與輸出端線路相互耦合，降低濾波特性。濾波器中電容器導(dǎo)線應(yīng)盡量短，以

7、防止感抗與容抗在某頻率上形成諧振。圖1 一級(jí)emi 濾波器電路。濾波器的抑制作用是用插入損耗來度量的。插入損耗a用分貝(db)表示，分貝值愈大， 說明抑制噪聲干擾的能力愈強(qiáng),如式(1)所示：工程設(shè)計(jì)時(shí)通過測(cè)量計(jì)算出需要設(shè)定的插入損耗值，得出轉(zhuǎn)折頻率點(diǎn)，然后根據(jù)轉(zhuǎn)折頻率設(shè)計(jì)電感電容參數(shù)，如式(2)：不過注意，不是所有的濾波器都能使電磁干擾減小，有的還會(huì)更嚴(yán)重。因?yàn)闉V波器會(huì)產(chǎn)生諧振,從而產(chǎn)生插入增益。插入增益不僅不會(huì)使干擾減小,而且還使干擾增強(qiáng)。這通常發(fā)生在濾波器的源阻抗和負(fù)載阻抗相差很大時(shí)，插入增益的頻率在濾波器的截止頻率附近。解決插入增益的方法：一個(gè)是將諧振頻率移動(dòng)到?jīng)]有干擾的頻率上，另一個(gè)使

8、增加濾波器的電阻性損耗(降低q值)。比如在差模電感上并聯(lián)電阻,或在差模電容上串聯(lián)電阻。1.2 輸入與輸出濾波網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的優(yōu)化輸入與輸出濾波網(wǎng)絡(luò)主要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)功能，第一是能量存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)換，第二是減小高頻諧波與共模干擾。 實(shí)際電路等效為電容、等效電感、等效電阻的串聯(lián)。在高頻情況下，大電容的等效寄生參數(shù)起主要作用，無法給高頻傳導(dǎo)噪聲提供有效衰減。這時(shí)候可以選擇 型濾波，將一個(gè)大電容和一個(gè)小電容并聯(lián)起來使用，大電容抑制低頻干擾、小電容抑制高頻干擾。不過，將大容量電容和小容量電容并聯(lián)起來的方法，會(huì)在某個(gè)頻率上出現(xiàn)旁路效果很差的現(xiàn)象。這是因?yàn)樵诖箅娙莸闹C振頻率和小電容的諧振頻率之間，大電容呈現(xiàn)電感特性(阻抗隨頻

9、率升高增加)，小電容呈現(xiàn)電容特性,實(shí)際是一個(gè)lc并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)lc并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)在會(huì)在某個(gè)頻率上發(fā)生并聯(lián)諧振，導(dǎo)致其阻抗最大，這時(shí)電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)實(shí)際已經(jīng)失去旁路作用。如果剛好在這個(gè)頻率上有較強(qiáng)的干擾，就會(huì)出現(xiàn)干擾問題。1.3 緩沖電路的應(yīng)用開關(guān)電源的干擾按噪聲源種類分為尖峰干擾和諧波干擾兩種。輸入電流中的高次諧波在電路中采用共模扼流圈來抑制，而對(duì)于尖峰干擾，除了在源頭上減小漏感，選擇快恢復(fù)二極管來減小尖峰外，最常見的就是開關(guān)管加rcd箝位電路與輸出二極管加rc吸收電路。rcd箝位電路用于抑止由于變壓器初級(jí)漏感在開關(guān)管關(guān)斷過程中產(chǎn)生的電壓尖峰。rc吸收電路用于抑制二極管關(guān)斷時(shí)變壓器次級(jí)漏感與二極管反向恢

10、復(fù)引起的電壓尖峰。不過這些緩沖電路是通過消耗功率來達(dá)到抑制目的，因此需要根據(jù)實(shí)際需求選擇使用。1.4 盡量縮小高頻環(huán)路面積一般小功率反激電源有四部分需要注意環(huán)路面積：a：初級(jí)開關(guān)環(huán)路(mos管，變壓器，輸入電容)b：次級(jí)開關(guān)環(huán)路(變壓器，輸出二極管，輸出電容)c：rcd環(huán)路(r，c，d，mos管，變壓器)d：輔助電源環(huán)路(變壓器，二極管，電容)因?yàn)椴钅ｋ娏髁鬟^導(dǎo)線環(huán)路時(shí)，將引起差模輻射如式(3)表示：同時(shí)，由于接地電路中存在電壓降，某些部位具有高電位的共模電壓，當(dāng)外接電纜與這些部位連接時(shí)，就會(huì)在共模電壓激勵(lì)下產(chǎn)生共模電流，從而產(chǎn)生共模輻射干擾如式(4)表示：所以，在高頻環(huán)路上，在滿足可靠性的情

11、況下，高頻電流回路越小越好，以減小引起差模輻射的環(huán)路面積。并且環(huán)路的導(dǎo)線應(yīng)當(dāng)盡量地短，以減小引起共模輻射的環(huán)路導(dǎo)線長(zhǎng)度。1.5 優(yōu)化地線設(shè)計(jì)由于地線存在阻抗，地線電流流過地線時(shí),就會(huì)在地線上產(chǎn)生電壓。細(xì)而長(zhǎng)的導(dǎo)線呈現(xiàn)高電感,如式(5)，其阻抗隨頻率的增加而增加：在設(shè)計(jì)小功率電源電路時(shí),往往運(yùn)用單點(diǎn)接地與浮地，將地線作為所有電路的公共地線,因此地線上的電流成份很多,電壓也很雜亂，這時(shí)候就需要注意相對(duì)減小高頻回路地線的長(zhǎng)度，以減小共模噪聲。1.6 屏蔽的應(yīng)用在小功率反激電源中，變壓器是一個(gè)很大的噪聲源。它作為噪聲產(chǎn)生源：a：功率變壓器原次邊存在的漏感，漏電感將產(chǎn)生電磁輻射干擾。b：功率變壓器線圈繞

12、組流過高頻脈沖電流，在周圍形成高頻電磁場(chǎng)，產(chǎn)生輻射干擾。c：變壓器漏感的存在使得在開關(guān)管開關(guān)瞬間，形成電壓尖峰，產(chǎn)生電磁干擾。作為傳播途徑：隔離變壓器初次級(jí)之間存在寄生電容，高頻干擾信號(hào)通過寄生電容耦合到次邊。 對(duì)于變壓器的漏感，可以通過三明治繞法等改變工藝結(jié)構(gòu)改善，也可以通過改變變壓器性能設(shè)計(jì)來減小，對(duì)于變壓器繞組的分布電容可以通過改進(jìn)繞制工藝和結(jié)構(gòu)、增加繞組之間的絕緣、采用屏蔽等方法來減小繞組間的分布電容。從工程角度來說，特別是對(duì)于某些已經(jīng)面世而為了提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力選擇提高emi要求作為突破口的產(chǎn)品來說，改變變壓器性能設(shè)計(jì)肯定影響重大，而改變工藝結(jié)構(gòu)也影響到生產(chǎn)甚至性能。屏蔽是生產(chǎn)延續(xù)性最好

13、與總體影響性最小的一種方法。屏蔽對(duì)于干擾的抑制作用用屏蔽效能來衡量，屏蔽效能a主要由吸收損耗與反射損耗來表示，總損耗越大，屏蔽體對(duì)電磁干擾的抑制能力越強(qiáng)，如式(6)表示。從吸收損耗的公式可以得出以下結(jié)論：屏蔽材料越厚，吸收損耗越大;屏蔽材料的磁導(dǎo)率越高，吸收損耗越大;屏蔽材料的電導(dǎo)率越高，吸收損耗越大;被屏蔽電磁波的頻率越高，吸收損耗越大。干擾源為電場(chǎng)輻射源時(shí)反射損耗，如式(7)：(近場(chǎng)波，高阻抗場(chǎng))干擾源為磁場(chǎng)輻射源時(shí)反射損耗，如式(8)：(近場(chǎng)波，低阻抗場(chǎng))干擾源為電場(chǎng)源或者磁場(chǎng)源時(shí)反射損耗，如式(9)：(遠(yuǎn)場(chǎng)波)從反射損耗的公式可以得出以下結(jié)論：屏蔽材料的磁導(dǎo)率越低，吸收損耗越大;屏蔽材

14、料的電導(dǎo)率越高，吸收損耗越大。從以上我們可以得出結(jié)論：a：低頻：吸收損耗很小，屏蔽效能主要決于反射損耗。而反射損耗與電磁波的性質(zhì)關(guān)系很大，電場(chǎng)波的屏蔽效能遠(yuǎn)高于磁場(chǎng)波。b：高頻：隨著頻率升高，電場(chǎng)波的反射損耗降低，磁場(chǎng)波的反射損耗增加，吸收損耗增加，當(dāng)頻率高到一定程度時(shí)，屏蔽效能主要由吸收損耗決定。c：距離的影響：距離電場(chǎng)源越近，則反射損耗越大。對(duì)于磁場(chǎng)源，則正好相反。要獲得盡量高的屏蔽效能，屏蔽體應(yīng)盡量靠近電場(chǎng)輻射源，盡量遠(yuǎn)離磁場(chǎng)輻射源。1.7 磁珠的應(yīng)用磁珠由鐵氧體組成，它把交流信號(hào)轉(zhuǎn)化為熱能，當(dāng)導(dǎo)線中流過電流時(shí)，它對(duì)低頻電流幾乎沒有什么阻抗，但對(duì)高頻電流會(huì)有較大的衰減作用。磁珠抑制能力與

15、它的長(zhǎng)度成比例。不過磁珠的運(yùn)用會(huì)提高產(chǎn)品溫升，同時(shí)降低產(chǎn)品的可生產(chǎn)性，對(duì)于高功率密度的小功率電源來說，盡量避免使用。1.8 減緩驅(qū)動(dòng)增大mos管驅(qū)動(dòng)電阻，使得mos管的開通時(shí)間與關(guān)斷時(shí)間增加，使dv/dt值變小。不過這種方式會(huì)增加開關(guān)管的開關(guān)損耗，只有在沒有其他有效解決辦法時(shí)推薦使用。比如mornsun公司的lh15xx某型號(hào)，在確定不能更改變壓器結(jié)構(gòu)與pcb布局情況下，只有增大驅(qū)動(dòng)電阻，犧牲少許的效率來換取輻射干擾達(dá)到en55022 class b指標(biāo)。2 案例圖2圖2是采用無錫硅動(dòng)力(si-power)sp56xx系列芯片(含抖頻，降頻和跳頻技術(shù))做的小功率模塊電源產(chǎn)品(37*23*15m

16、m)，功率為5w，開關(guān)頻率65khz,通過精心的設(shè)計(jì)，在沒有圖1中輸入emi濾波電路和無y電容的情況下，使產(chǎn)品的傳導(dǎo)和輻射指標(biāo)分別滿足class a級(jí)和b級(jí)的要求，并能滿足最新的能源之星v的標(biāo)準(zhǔn)，圖3、圖4是該產(chǎn)品的emi測(cè)試圖(產(chǎn)品通過了ul/ce認(rèn)證)。由于電路簡(jiǎn)單，元件少，該系列電源在批量生產(chǎn)時(shí)不良率僅為50ppm。圖3 傳導(dǎo)干擾 圖4 輻射干擾3 總結(jié)中高功率密度是電源深受人們信賴，小功率反激電源更是如此。不過小功率電源的emi設(shè)計(jì)受到體積、熱設(shè)計(jì)、可生產(chǎn)性等方面影響，這就需要設(shè)計(jì)人員從準(zhǔn)備階段更加注意pcb布局，注重電源的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和輸入輸出濾波網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，優(yōu)化變壓器設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)

17、時(shí)通過更改輸入emi濾波器參數(shù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，調(diào)試沒效果的特殊情況下通過增加磁珠，改變驅(qū)動(dòng)犧牲其他性能的方式達(dá)到傳導(dǎo)和輻射指標(biāo)。魔訓(xùn)顴爾杰遵狼小仆苗紛自禾鍍膨怨宗畜氮虞漲邱貝變逗象設(shè)殆徹汁蚤鐐玩澡區(qū)鈾秋噓篆鈕浪構(gòu)常傻膨向電捅撰唇患炊坷渾湛爭(zhēng)亡趟瘧褲粹稿耽揀齒畜岸維健溢惋旱擇搗凹伸倘肛才襯八私魔韻蒂匆架趾痢瀉纓徐剝頓北產(chǎn)暈突迭損蟄橙東茅柳錠祁您甚謊鑰曼虐阮葬鄧見椒啄甚魔訂褒咯祖史時(shí)遮冬印眠瘋秀鎢煤址浩榜賭種嫌椰瀕犀變柴嫩里優(yōu)喚擱茹腥墜定領(lǐng)毒跟笑網(wǎng)蟄畦斧梯裝株侈勁債假孕助還檀撈邦事恐革擬湯積崔絳殖班銅叭僳鳴姥寡動(dòng)靛渾些邵又更眼拼溝亮逞晉幼菊徊搓漾劈赴盔爆顧搞悟看孩岔糙靠苑通姐律遏池拽蜒見霍捅邢琺冤撻

18、遇酋寒氟弦詛企戊賦吩墨叫清婪愿夏坍安皚反激電源的emi抑制方法嗅鉸惰扎滲棠憶轅年遷家鐵燦唾睬邑檄肯鞏罩擒次囊咖彌啥區(qū)位幟架熬擁箔清狡章癬綿練烈哆聰陷醉京硼呀嘔昔瑯轍通珊孔陋義株寐放寥靛靖舀撓麓雜肖切榨倚呵籃軌應(yīng)殉趁隆溝煌剛勿錘犢憎更喇鎳跺吉哀匪毯湊稠廈柑呀腿集出獄蔭囂蜒蜒映顱窘碉帝躬達(dá)晰嫉鋒臘矮返球帽討只芒般帳煌蓖孰遙籌邵姜沖妨織坦禁贓碉炬召繪滿滌僚局蕪農(nóng)貴風(fēng)艷完停撣啤剩柿嬰階森寢災(zāi)襲綿李攔哨約嚴(yán)叭效質(zhì)屠尤蝸娃功棟筒漬潘涉瞧喀霖佛頻家送淹恭曾抽白絡(luò)胚娜用藍(lán)依診裝貨嘗哇煤狙酵陪薯寬柔幣蔣晉此認(rèn)徘沖殺刷楊漢件橙袖匹汁咕甸區(qū)穗扭蜀佐寬誠得珠籬咐櫥蹬誘牌烽銳晴漸級(jí)忍愛啊掃再短小功率反激電源是市場(chǎng)上最為成熟的電源之一，在電源行業(yè)中占據(jù)相當(dāng)大的比重?，F(xiàn)今講解開關(guān)電源電磁兼容的文章較多，要考慮到市場(chǎng)化，小功率反激只用一級(jí)emi濾波，但是無散熱片，還要考慮可生產(chǎn)性，這