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【E讲堂】开关电源EMI规划经历

1、开关电源的EMI源开关电源的EMI干扰源集中体现在功率开关管、整流二极管、高频变压器等,外部环境对开关电源的干扰主要来自电网的抖动、雷击、外界辐射等。(1)功率开关管功

  1、开关电源EMI

  开关电源EMI搅扰源会集体现在功率开关管、整流二极管、高频变压器等,外部环境对开关电源的搅扰首要来自电网的颤动、雷击、外界辐射等。

  (1)功率开关管

  功率开关管作业在On-Off快速循环转化的状况,dv/dt和di/dt都在急剧改换,因而,功率开关管既是电场耦合的首要搅扰源,也是磁场耦合的首要搅扰源。

  (2)高频变压器

  高频变压器的EMI来历会集体现在漏感对应的di/dt快速循环改换,因而高频变压器是磁场耦合的重要搅扰源。

  (3)整流二极管

  整流二极管的EMI来历会集体现在反向康复特性上,反向康复电流的断续点会在电感(引线电感、杂散电感等)发生高 dv/dt,然后导致强电磁搅扰。

  (4)PCB

  精确的说,PCB是上述搅扰源的耦合通道,PCB的好坏,直接对应着对上 述EMI源按捺的好坏。

  2、开关电源EMI传输通道分类

  (一) 传导搅扰的传输通道

  (1)容性耦合

  (2)理性耦合

  (3)电阻耦合

  a.公共电源内阻发生的电阻传导耦合

  b.公共地线阻抗发生的电阻传导耦合

  c.公共线路阻抗发生的电阻传导耦合

  (二) 辐射搅扰的传输通道

  (1)在开关电源中,能构成辐射搅扰源的元器件和导线均能够被假设为天线,然后使用电偶极子和磁偶极子理论进行剖析;二极管、电容、功率开关管能够假设为电偶极子,电感线圈能够假设为磁偶极子;

  (2)没有屏蔽体时,电偶极子、磁偶极子,发生的电磁波传输通道为空气(能够假设为自由空间);

  (3)有屏蔽体时,考虑屏蔽体的缝隙和孔洞,依照走漏场的数学模型进行剖析处理。

  3、开关电源EMI按捺的9大办法

  在开关电源中,电压和电流的骤变,即高dv/dt和di/dt,是其EMI发生的首要原因。完成开关电源的EMC规划技能办法首要根据以下两点:

  (1)尽量减小电源自身所发生的搅扰源,使用按捺搅扰的办法或发生搅扰较小的元器件和电路,并进行合理布局;

  (2)经过接地、滤波、屏蔽 等技能按捺电源的EMI以及进步电源的EMS。

  分隔来讲,9大办法分别是:

  (1)减小dv/dt和di/dt(降 低其峰值、减缓其斜率)

  (2)压敏电阻的合理使用,以下降浪涌电压

  (3)阻尼网络按捺过冲

  (4)选用软康复特 性的二极管,以下降高频段EMI

  (5)有源功率因数校对,以及其他谐波校对技能

  (6)选用合理规划的电源线滤波器

  (7)合理的接地处理

  (8)有用的屏蔽办法

  (9)合理的PCB规划

  4、高频变压器漏感的操控

  高频变压器的漏感是功率开关管关断尖峰电压发生的重要原因之一,因而,操控漏感成为处理高频变压器带来的EMI首要面临的问题。

  减小高频变压器漏感两个切入点:电气规划、工艺规划!

  (1)挑选适宜磁芯,下降漏感。漏感与原边匝数平方成正比,减小匝数会明显下降漏感。

  (2)减小绕组间的绝缘层。现在有一种称之为“黄金薄膜”的绝缘层,厚度20~100um,脉冲击穿电压可达几千伏。

  (3)添加绕组间耦合度,减小漏感。

  5、高频变压器的屏蔽

  为避免高频变压器的漏磁对周围电路发生搅扰,可选用屏 蔽带来屏蔽高频变压器的漏磁场。屏蔽带一般由铜箔制造,绕在变压器外部一周,并进行接地,屏蔽带相对于漏磁场来说是一个短路环,然后按捺漏磁场更大规模的走漏。

  高频变压器,磁心之间和绕组之间会发生相对位移,然后导致高频变压器在作业中发生噪声(啸叫、振荡)。为避免该噪声,需要对变 压器采纳加固办法:

  (1)用环氧树脂将磁心(例如EE、EI磁心)的三个接触面进行粘接,按捺相对位移的发生;

  (2)用“玻璃珠”(Glass beads)胶合剂粘结磁心,作用更好。

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