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小功率反激電源EMI抑制方法

作者: 時(shí)間:2011-07-04 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
2.6屏蔽的應(yīng)用

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/178926.htm

  在小反激中,變壓器是一個(gè)很大的噪聲源。它作為噪聲產(chǎn)生源[3]:

  A: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:變壓器線圈繞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)性最好與總體影響性最小的一種

  屏蔽對(duì)于干擾的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)電磁干擾的能力越強(qiáng),如式(6)表示[2]。

  

  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 [2],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 [2],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 [2],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。

  2.7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。磁珠能力與它的長(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來說,盡量避免使用。

  2.8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)。

  3 案例

  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))做的小功率模塊產(chǎn)品(37*23*15mm),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。

  

  

  4 結(jié)論

  高功率密度是電源發(fā)展的一個(gè)方向,小功率反激電源也一樣。不過由于小功率電源要求體積小,成本低,它的EMI設(shè)計(jì)受到體積、熱設(shè)計(jì)和易生產(chǎn)性等方面的影響,可以發(fā)揮的空間已經(jīng)很小。需要設(shè)計(jì)人員從開始階段就要注意PCB布局,注重電源的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與輸入輸出濾波網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì),優(yōu)化變壓器設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)中期通過更改輸入EMI濾波器參數(shù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試,調(diào)試沒有效果的情況下通過增加磁珠,改變驅(qū)動(dòng)等犧牲其他性能的方式達(dá)到傳導(dǎo)和輻射指標(biāo)。


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