開關(guān)電源EMI產(chǎn)生機理及整改經(jīng)驗總結(jié)

1、開關(guān)電源EMI產(chǎn)生機理及整改經(jīng)驗總結(jié)開關(guān)電源EMI產(chǎn)生機理及整改經(jīng)驗總結(jié)整理：柏自飛共模（CM干擾變換器工作在高頻情況時，由于 dv/dt很高，激發(fā)變壓器線圈間、以及 開關(guān)管與散熱片間的寄生電容，從而產(chǎn)生了共模干擾。如圖1所示，共模干擾電 流從具有高dv/dt的開關(guān)管出發(fā)流經(jīng)接地散熱片和地線，再由高頻LISN網(wǎng)絡(luò)（由 兩個50Q電阻等效）流回輸入線路。圖1 典型開關(guān)變換器中共模、差模干擾的傳播路徑根據(jù)共模干擾產(chǎn)生的原理，實際應(yīng)用時常采用以下幾種抑制方法：1 ）優(yōu)化電路器件布置，盡量減少寄生、耦合電容。2）延緩開關(guān)的開通、關(guān)斷時間。但是這與開關(guān)電源高頻化的趨勢不符。3）應(yīng)用緩沖電路，減緩dv/d

2、t的變化率。差模（DM干擾開關(guān)變換器中的電流在高頻情況下作開關(guān)變化，從而在輸入、輸出的濾波電容上產(chǎn)生很高的di/dt ,即在濾波電容的等效電感或阻抗上感應(yīng)了干擾電壓。這時就會產(chǎn)生差模干擾。故選用高質(zhì)量的濾波電容（等效電感或阻抗很低）可以降 低差模干擾。輻射干擾的產(chǎn)生和傳播輻射干擾又可分為近場干擾測量點與場源距離 入/6 （人為干擾電磁波 波長）和遠場干擾（測量點與場源距離 入/6）。由麥克斯韋電磁場理論可知， 導(dǎo)體中變化的電流會在其周圍空間中產(chǎn)生變化的磁場， 而變化的磁場又產(chǎn)生變化 的電場，兩者都遵循麥克斯韋方程式。而這一變化電流的幅值和頻率決定了產(chǎn)生 的電磁場的大小以及其作用范圍。 在輻射研

3、究中天線是電磁輻射源，在開關(guān)電源 電路中，主電路中的元器件、連線等都可認為是天線，可以應(yīng)用電偶極子和磁偶 極子理論來分析。分析時，二極管、開關(guān)管、電容等可看成電偶極子；電感線圈 可以認為是磁偶極子；一.1MHZ以內(nèi)，以差模干擾為主。（整改建議）1 .增大X電容量；2 .添加差模電感；3 .小功率電源可采用PI型濾波器處理（建議靠近變壓器的電解電容可 選用較大些）。1MHZ-5MHZ差模共?；旌希捎幂斎攵瞬⒙?lián)一系列 X電容來濾除差摸干擾并分析出是哪種干擾超標并以解決，（整改建議）1 .對于差模干擾超標可調(diào)整 X電容量，添加差模電感器，調(diào)差模電感量；2 .對于共模干擾超標可添加共模電感，選用合理

4、的電感量來抑制；3 .也可改變整流二極管特性來處理一對快速二極管如FR107 一對普通整流二極管1N400%3 .5M以上，以共摸干擾為主，采用抑制共摸的方法（整改建議）1 .對于外殼接地的，在地線上用一個磁環(huán)用繞2-3圈會對10MHz以上干 擾有較大的衰減作用；可選擇緊貼變壓器的鐵芯粘銅箔，銅箔閉環(huán). 處理后端輸出整流管的吸收電路和初級大電路并聯(lián)電容的大小。4 .20-30MHZ,（整改建議）1 .對于一類產(chǎn)品可以采用調(diào)整對地 Y2電容量或改變Y2電容位置;2 .調(diào)整一二次側(cè)間的Y1電容位置及參數(shù)值；3 .在變壓器外面包銅箔；變壓器最里層加屏蔽層；調(diào)整變壓器的各繞 組的排布。4 . 改變 P

5、CB LAYOUT5 .輸出線前面接一個雙線并繞的小共模電感；6 .在輸出整流管兩端并聯(lián)RC濾波器且調(diào)整合理的參數(shù)；7 .在變壓器與MOSFET間力口 BEAD CORE8 .在變壓器的輸入電壓腳加一個小電容。9 .可以用增大MOS區(qū)動電阻.5 .30-50MHZ,普遍是MOST高速開通關(guān)斷引起。（整改建議）1 .可以用增大MOS區(qū)動電阻；2 . RCDS沖電品&采用1N4007慢管；3 . VCCB電電壓用1N4007慢管來解決；4 .或者輸出線前端用接一個雙線并繞的小共模電感；5 .在MOSFET D-S腳并聯(lián)一個小吸收電路；6 .在變壓器與MOSFET間力口 BEAD CORE7 .在變

6、壓器的輸入電壓腳加一個小電容；8 . PCBLLAYOUT9大電解電容，變壓器，MOS勾成的電路環(huán)盡可能的 ?。? .變壓器，輸出二極管，輸出平波電解電容構(gòu)成的電路環(huán)盡可能的小。6 .50-100MHZ,普遍是輸出整流管反向恢復(fù)電流引起。1 .可以在整流管上用磁珠；2 .調(diào)整輸出整流管的吸收電路參數(shù)；3 .可改變一二次側(cè)跨接 Y電容支路的阻抗,如PIN腳處加BEAD CORE 或用接適當?shù)碾娮瑁? .也可改變MOSFET輸出整流二極管的本體向空間的輻射（如鐵夾卡 MOSFET鐵夾卡DIODE改變散熱器的接地點）；5 .增加屏蔽銅箔抑制向空間輻射。200MH到上，開關(guān)電源已基本輻射量很小，一般均

7、可過 EMI標準。輻射超標要先判定以下信息，通常整改的流程：1 .輻射超標的極化方向：是垂直還是水平？2 .初步判定輻射器是什么？如果是電源適配器，你可以把輸出線全部 放到測試桌上，這時 AC輸入線是垂直的，輸出線是水平的。可以初步判定 輻射騷擾來自輸入線還是輸出線，當然還有一個因素可能是電源本身發(fā)出的 這要另外再分析。3 .判定騷擾信號的特性：共模還是差模？如果輻射騷擾水平和垂直都存 在的話，那這個騷擾的特性是共模的；如果是騷擾超標僅僅存在于水平或是 垂直，那就是差模的。4 .按照騷擾信號的特性，輻射器的位置，可以初步判定騷擾源和騷擾 耦合的路徑，根據(jù)這個信息，可以對 EMI的三要素做對策：

8、首先是抑制騷擾 源，其次是調(diào)整騷擾路徑，最后是調(diào)整輻射器或交敏感器件。5 .抑制騷擾源，通常是開關(guān)管，二極管和變壓器等，對策無非是加Bead core或是Vds并合適的電容，抑或是調(diào)整 Snubber線路或加RC緩沖線路。 這里強調(diào)以下在設(shè)計初期選擇線路拓撲對 EMI的影響，比如諧振或是軟開關(guān)， 抖頻的選擇都是有助于EMI的。6 .調(diào)整騷擾路徑，這要判定是共模還是差模，不管對傳導(dǎo)還是輻射，都 是有必要的。不管是傳導(dǎo)還是輻射都是有回路的，那就存在阻抗，所以我們 能夠做的有兩點：一是調(diào)整回路，比如對騷擾信號接地處理，就是使其回到 源端，增加解耦的電容也是這個原理；其次是增加阻抗，比如加Bead core或 是加入電感或是濾波器，就是在調(diào)整騷擾回路的阻抗，因為騷擾回路有很多， 關(guān)系到電磁場的轉(zhuǎn)換，共模差模的轉(zhuǎn)換，有點復(fù)雜就不能一兩句說明白，但 是對電感，磁珠的高頻阻抗特性，要了解，知道針對不同的頻率超標，選擇 不同的材料，比如剛才說的解耦電容，0.1uF和0.01uF對應(yīng)的頻率范圍是不 同的。7 .調(diào)整輻射器或是敏感線路：這個對策比較好理解，如果是從AC或DC 輸入輸出線上出來的信號，可以在線上做對策，比如屏蔽，加Core之類的，注意屏蔽的方式補充說明：開關(guān)電源高頻變壓器初次問