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        電源適配器廠家分享關于開關電源電磁兼容設計

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        電源適配器廠家分享關于開關電源電磁兼容設計

        在對電磁兼容性設計時,都會面臨三個要素,就是干擾源、耦合途徑和敏感元器件。開關電源電磁干擾是由電壓和電流的突然變化所形成,即只要dV/dt或dI/dt較大,便會對自身形成異常的電磁干擾影響,這是EMI部分.至于EMS,開關電源要有一定抗干擾能力,不能誤觸發,通俗表達就是不能對自身的干擾信號過于敏感。對于EMI方面是發射干擾標準,對于EMS方面是敏感度方面的標準。而大家的耦合途徑,一個是以電磁波的形式從空間傳播,一個是以線路來傳播。開關電源必須能夠抵抗自身的干擾信號,同時開關電源所形成的EMI干擾信號不會對自身形成異常的電磁干擾影響(符合標準或用戶標準)。
        一、元件的型號選擇
        (一)電路功能的型號選擇
        這主要是針對信號而言,對于共模干擾信號,可以用一個共模電感和兩個電容搭建一個濾波電路,對所抑制共模干擾信號有好大的作用,而對于差模干擾信號,能夠增加一個差模工字電感和兩個電容搭建一個∏型濾波電路,同樣這對抑制差模干擾信號有較大的作用.這些電路單能夠應用在強電AC220V上,還可以應用在信號線上,在長距離走線的PCB板上或容易受干擾的信號線上格外有用。
        (二)元器件規格的型號選擇
        在元件的型號選擇上,對EMC有較大的影響作用,元件的規格設計對整個產品后期EMC設計有較大的幫忙,因此關鍵元件的規格的選擇是十分有重要的。比如:交流AC220V輸入的電源,經過共模電感,而共模電感的電感量和抑制頻率對抗干擾有較大幫助;而開關電源在對MOS管型號選擇時,MOS管的結點電容值對大家后期EMI性能有較大的影響,我們在型號選擇時,要格外重視這方面的標準,不單是原材料型號選擇,倒不如說是規格型號選擇更為合適一些。根據實驗經驗總結,通常反激式開關電源的EMI問題,若以差模干擾信號為主導,能夠增加X電容量,能夠添加工字電感,或是采用∏型濾波電路;根據增加元器件的規格來抑制干擾,比如調節X電容量、改變差模電感量或是增大開關電源的輸入電容等。若以共模干擾信號為主導,能夠添加共模電感,在高頻變壓器的磁芯上面繞一圈銅箔,然后把銅箔接地。
        二、元器件的布局及PCB線路板的布線設計
        (一)元器件的放置布局需要按照功能設計
        元器件的布局主要以功能為單位,把實現同一功能的電路元器件統一放置在一個區域,而且組成同一功能的元器件之間的位置要適度,在符合生產工藝標準的情況下需要盡可能靠在一塊放置.應用在開關電源上,我們可以把開關電源的分為四個模式設計,另一個交流電源輸入回路、另一個MOS管開關回路、另一個直流輸出回路和最后一個就是輸出反饋回路。在每一個回路都需要依據電路原理來做好layout設計。在初級功率回路之中,首先通過輸入電解電容的正端,通過初級電感、MOS管、采集回路,再到輸入電容地;在次級功率回路,由次級電感,通過整流二極管,再到輸出電容。每部分的元器件元器件放置都按照順序設計,這樣不僅節約空間,布線容易,并且電磁兼容性能更加好。
        (二)pcb線路板電路板布線
        同一功能的元器件相互間的布線依據原理設計來確認,不可以任意接線,不可以覺得同一網絡就可以任意連接在一起就可以了。需要依據電路原理來布線,例如常用的另一個抗干擾電路∏型濾波電路,它是由兩個X電容和另一個共模電感組成,從電路原理來研究,就先通過另一個X電容,再通過共模電感,最后通過另另一個X電容;而不會由于兩個X電容的網絡相同,就會先放置兩個X電容,最后放置共模電容,這樣的濾波效果就相對來說差,與此同時也達不到原來設計的濾波要求,同樣的道理,各功能模塊電路設計也是一樣,我們在放置元器件和pcb線路板布線時,也需要以同樣的原則來設計各功能模塊的布局。
        三、開關電源EMC整改
        這是許多 新產品需要經歷的過程,針對功率大的開關電源,其受干擾程度會更大,同樣其產生的干擾也更大,相對來說較為難通過檢測。在整改EMC測試中,要研究了解超標的干擾信號。由于電磁兼容問題很難完全用純理論的方法去解釋和整改,這里采取的研究思路是,先通過檢測把問題定位,找到耦合路徑,找到易受干擾的敏感元器件,然后再用理論去研究幫助整改。通過檢測的數據得出超標的段的頻率,針對此段的頻率,找到自身對應的頻率,從電源自身的頻率下手整改,這樣會更加有方向感,與此同時更容易定位問題,減小整改的范圍,不同頻率段對采取不同對策,例如在1MHz以內,可以把重點放增大X電容、添加差模電感或者增加一個小功率的∏型濾波電路來處理;在20-30MHz相互間,可以改變一下對地的Y2電容電容量或者改變一下其位置,可以改變接在一、二次側的Y1電容量,可以在高頻變壓器外面增加銅箔等等。
        不僅從頻率下手,也可以研究干擾信號是共模信號干擾或是差模信號干擾,可以對干擾信號的特點采用針對性的對策,可以分別增加差模電感或共模電感,可以改變整流器二極管的特點來處理,可以把快遞二極管FR107改為普通整流二極管IN4007。

        在PCBLAYOUT和電路設計上,開關電源的吸收環路設計的盡量小,在輸出整流器管兩端并聯RC濾波器且需要調整合理的參數,在變壓器的輸入電壓引腳加一個電容,把MOS管驅動電阻增大。


        開關電源電磁兼容設計


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        | 發布時間:2020.12.24    來源:
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