隔離式DC/DC變換器的電磁兼容設計

(1)雙絞線、同軸電纜都能有效地抑制電磁干擾在脈沖信號傳輸線路中常使用雙絞線，控制輔助電源線和傳感器信號線最好用雙絞屏蔽線。因為雙絞線兩根線之間有很小的回路面積，而且雙絞線的每兩個相鄰的回路上感應出的電流具有大小相等、方向相反，產(chǎn)生的磁場相互抵消，這樣就可以減小因輻射引起的差模干擾，不過雙絞線絞合的圈數(shù)最好為偶數(shù)，且每單位波長所絞合的圈數(shù)愈多，消除耦合的效果愈好。使用時注意雙絞線和同軸電纜兩端不能同時接地，只能單端接地，而對屏蔽線，屏蔽層兩端接地能既能屏蔽電場還能屏蔽磁場，單端接地只能屏蔽電場。使用同軸電纜時還要注意，其屏蔽層必須完全包覆信號線接地，即接頭與電纜屏蔽層必須360°搭接，才能有效屏蔽電磁場，如圖8所示，信號線裸露部分仍可以與外界形成互容耦合，降低屏蔽效能。

(2)帶狀電纜適合于短距離的信號傳輸為了降低差模信號的電磁輻射，必須減小信號線和信號回流線所形成的回路面積，因此，在設計帶狀電纜布局時，最好將信號線與接地線間隔排列。如圖9所示，其中S為信號線，G為信號地線。

3.9元器件的選擇

熱傳播的方式有三種，即傳導、對流和輻射。熱輻射是以電磁波的形式向空間傳播的，熱傳導也會向周圍其它元器件傳導熱量，這些都會影響其它元器件或電路的正常工作，因此，從元器件熱設計方面考慮要盡量留有較大余量，以降低元器件的溫升及器件表面的溫度，除元器件對溫升有特殊要求外，一般開關電源要求內(nèi)部元器件溫度小于90℃，內(nèi)部環(huán)境溫度不超過65℃，以減少熱輻射干擾。

對數(shù)字集成電路，從電磁兼容性角度看，應多選用高噪聲容限的CMOS器件代替低噪聲容限的TTL器件。

盡量使用低速、窄帶元器件和電路。

選用分布電感較小的表面貼裝元器件(SMD)，選用高頻特性好、等效串聯(lián)電感低的陶瓷介質(zhì)電容器、高頻無感電容器、三端電容器和穿心電容器等作濾波電容。

3.10控制電路及PCB的電磁兼容設計

信號地是指信號電流流回信號源的一條低阻抗路徑。在設計中往往由于接地方法不恰當而產(chǎn)生地環(huán)路干擾和公共阻抗耦合干擾。因此，要合理選用接地方式，接地的方式有單點接地、多點接地和混合接地。

1)地環(huán)路干擾常發(fā)生在通過較長電纜連接，地相距較遠的設備之問。原因是由于地環(huán)路電流的存在，使兩個設備的地電位不同。通常用光電耦合器或隔離變壓器進行“地”隔離，消除地環(huán)路干擾。由于隔離變壓器繞組之間寄生電容較大，即使采取屏蔽措施的隔離變壓器通常也只用于1MHz以下的信號隔離，超過lMHz時多采用光電耦合器隔離。

2)公共阻抗耦合當兩個電路的地電流流過一個公共阻抗時，就會發(fā)生公共阻抗耦合。由于地線是信號回流線，一個電路的工作狀態(tài)必然會影響地線電壓，當兩個電路共用一段地線時，地線的電壓就會同時受到兩個電路工作狀態(tài)的影響?？梢姛o論是地環(huán)路干擾還是公共阻抗耦合問題都是由于地線阻抗引起的，因此，在設計時一定要考慮盡量降低地線阻抗與感抗。

3)減小控制電源噪聲電源線上有電流突變，就會產(chǎn)生噪聲電壓。在靠近芯片的位置增加解耦電容，能有效減小噪聲。如果是高頻電流負載，則采用多個同容量的高頻電容和無感電容并聯(lián)能獲得更好的效果。注意電容容量并非越大越好，主要根據(jù)其諧振頻率、提供脈沖電流頻率來選擇。

4)印制板的合理布線印制板合理地布置地線將能有效地減小印制板的輻射以及提高其抗輻射干擾能力，請注意以下幾條。

布置地線網(wǎng)絡，即在雙面板的兩面布置最多的平行地線。

對于一些關鍵信號(如脈沖信號和對外界較敏感的電平信號)的地線的布置必須盡量縮小引線長度，減小信號的回流面積，如果是雙面板，地線和信號線可以在印制板兩面并聯(lián)平行走線。

若是多層線路板，且既有數(shù)字地又有模擬地，則數(shù)字地和模擬地必須布置在同一層，減小它們之間的耦合干擾。

在實際電路中常發(fā)生公共阻抗耦合，因此，要根據(jù)實際情況選擇正確的接地方式。

3.11其他方法

1)給IGBT、MOSFET等開關器件的驅動信號增加一個-5V~-10V的負電平，可提高驅動信號的抗干擾能力，或驅動信號采用光纖傳輸，光纖適宜于遠距離傳輸，具有抗干擾能力強的特點。

2)為了防止電平信號中的毛刺，引起軟件的誤判斷及誤動作，可以通過多次采樣等數(shù)字濾波技術來濾除干擾信號。

4結語

本文詳細分析了隔離式DC/DC變換器存在的電磁干擾源及其產(chǎn)生機理，并詳細介紹了針對其主電路和控制電路的電磁兼容設計方法，這些方法對其它電子產(chǎn)品的電磁兼容設計具有一定的參考價值。