開關(guān)電源EMI噪聲分析及抑制

1、 76081張輝 劉興兵 李政電源噪聲基本概念噪聲分析抑制措施電源噪聲基本概念電源噪聲基本概念電源噪聲是電磁干擾的一種，其傳導(dǎo)噪聲的頻譜大致為10kHz30MHz，最高可150MHz。電源噪聲電源噪聲電源噪聲，特別是瞬態(tài)噪聲干擾，其上升速度快、持續(xù)時(shí)間短、電壓振幅度高、隨機(jī)性強(qiáng)，對(duì)微機(jī)和數(shù)字電路易產(chǎn)生嚴(yán)重干擾。電源電源噪聲分類噪聲分類傳播方向從電源進(jìn)線引入的外界干擾由電子設(shè)備產(chǎn)生并經(jīng)電源線傳導(dǎo)出去的噪聲形成特點(diǎn)串模干擾共模干擾電源噪聲分析電源噪聲分析推挽式單端正激式單端反激式開關(guān)電源拓?fù)鋯味苏な絾味苏な诫娐穲D電源噪聲分析電源噪聲分析開關(guān)電源在電源線上的傳導(dǎo)噪聲頻譜圖共模共模噪聲噪聲電流電流

2、寄生電容Cp開關(guān)電源的寄生電容Cp分布電源正負(fù)輸入線運(yùn)算放大器芯片PWM控制芯片功率開關(guān)管芯片開關(guān)電源的寄生電容Cp分布噪聲電流共模噪聲電流開關(guān)電源輸入直流變換回路初級(jí)差初級(jí)差模模噪聲噪聲電流電流初級(jí)差模干擾電流示意圖 在功率開關(guān)管Q1開關(guān)時(shí)，高頻脈沖的上升和下降所引起的基波及諧波會(huì)沿著輸入濾波電容Ci傳向輸入供電端，這種沿著輸入電源線正負(fù)端傳播的噪聲電流稱之為初級(jí)差模噪聲電流IDIFF次級(jí)差次級(jí)差模模噪聲噪聲電流電流初級(jí)差模干擾電流示意圖 V2將次級(jí)繞組的脈沖波整流成直流。 脈沖波為高電平時(shí)，V2導(dǎo)通，將能量傳給負(fù)載； 脈沖波為低電平時(shí)截止，輸出電流通過(guò)V3進(jìn)行續(xù)流。 當(dāng)整流二極管V2由導(dǎo)通

3、變?yōu)榻刂箷r(shí)，由于二極管的載流子移動(dòng)會(huì)產(chǎn)生很大的反向恢復(fù)電流，這個(gè)反向恢復(fù)電流會(huì)沿著輸出濾波電感和輸出濾波電容傳播到負(fù)載回路中。 沿著輸出線傳播的EMI噪聲電流包含有兩個(gè)部分： 正常傳送能量時(shí)所攜帶的開關(guān)基頻與諧波的噪聲電流； 二極管反向恢復(fù)電流所引起的噪聲電流。這個(gè)沿著輸出線正負(fù)端傳播的噪聲電流是差模噪聲擾電流IDIFF。噪聲抑制措施噪聲抑制措施抑制干擾源，直接消除干擾原因消除騷擾源和受擾設(shè)備之間的耦合和輻射，切斷電磁干擾的傳播途徑提高受擾設(shè)備的抗擾能力，減低其對(duì)噪聲的敏感度抑制電磁干擾（EMI）噪聲應(yīng)該從干擾源、傳播途徑和受擾設(shè)備入手屏蔽接地濾波屏蔽屏蔽屏蔽示意圖 屏蔽可以用來(lái)控制電場(chǎng)或磁場(chǎng)

4、從空間的一個(gè)區(qū)域到另一個(gè)區(qū)域的傳播，這是克服電場(chǎng)耦合干擾、磁場(chǎng)耦合干擾以及電磁輻射干擾的最有效手段。 采用兩層屏蔽技術(shù)，外層屏蔽材料的磁導(dǎo)率不是很高，但是其達(dá)到磁飽和的磁場(chǎng)強(qiáng)度卻很高，內(nèi)層屏蔽材料采用高磁導(dǎo)率，以充分吸收噪聲。 屏蔽的目的是利用導(dǎo)電材料或高磁導(dǎo)率材料來(lái)減少磁場(chǎng)、電場(chǎng)或電磁場(chǎng)的強(qiáng)度。屏蔽屏蔽屏蔽實(shí)例比較 發(fā)揮屏蔽效果的關(guān)鍵是如何設(shè)計(jì)屏蔽盒的開口和連接部分之間的間隙。必須增多屏蔽盒的連接部分，從而使開口和間隙的最長(zhǎng)的邊減至最小。接地接地為了阻止電路塊之間出現(xiàn)噪聲干擾，必須減小各個(gè)電路塊之間的GND阻抗，以使來(lái)自各個(gè)電路塊的GND電流不會(huì)互相干擾。通過(guò)加寬和縮短信號(hào)間的接地布局，可減小接地阻抗，這將減小對(duì)地勢(shì)差。通常采用混合接板地方式。對(duì)于低頻地電流，小電容阻抗很大，該方式相當(dāng)于并行單點(diǎn)接地；對(duì)于高頻電流，該方式相當(dāng)于多點(diǎn)接板地。混合接地方式EMIEMI濾波器濾波器 在電源輸入端加裝EMI電源濾波器可以獲得雙重效果： 抑制開關(guān)電源產(chǎn)生的EMI干擾傳向電源端； 抑制來(lái)自電源端的EMI噪聲對(duì)開關(guān)電源造成的干擾。EMI濾波器典型結(jié)構(gòu)加裝EMI電源濾波器是抑制EMI噪聲最好的方法之一。去噪原理去噪原理加