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開關電源設計中如何減小EMI

作者: 時間:2011-03-25 來源:網絡 收藏

先簡單介紹一下下

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/191281.htm

  翻譯成中文就是電磁干擾。其實所有的電器設備,都會有電磁干擾。只不過嚴重程度各有不同。

  電磁干擾會影響各種電器設備的正常工作,會干擾通信數(shù)據的正常傳遞,雖然對人體的傷害尚無定論,但是普遍認為對人體不利。

  所以很多國家和地區(qū)對電器的電磁干擾程度有嚴格的規(guī)定。當然電源也不例外的,所以我們有理由好好了解以及其抑制方法。

  下面結合一些專家的文獻來描述EMI.

  首先EMI 有三個基本面

  

  就是

  噪音源:發(fā)射干擾的源頭。 耦合途徑:傳播干擾的載體。 接收器:被干擾的對象。

  缺少一樣,電磁干擾就不成立了。所以,降低電磁干擾的危害,也有三種辦法:

  1. 從源頭抑制干擾。

  2.切斷傳播途徑

  3.增強抵抗力,這個就是所謂的EMC(電磁兼容)

  先解釋幾個名詞:

  傳導干擾:也就是噪音通過導線傳遞的方式。

  輻射干擾:也就是噪音通過空間輻射的方式傳遞。

  差模干擾:由于電路中的自身電勢差,電流所產成的干擾,比如火線和零線,正極和負極。

  共模干擾:由于電路和大地之間的電勢差,電流所產生的干擾。

  通常我們去實驗室測試的項目:

  傳導發(fā)射:測試你的電源通過傳導發(fā)射出去的干擾是否合格。

  輻射發(fā)射:測試你的電源通過輻射發(fā)射出去的干擾是否合格。

  傳導抗擾:在具有傳導干擾的環(huán)境中,你的電源能否正常工作。

  輻射抗擾:在具有輻射干擾的環(huán)境中,你的電源能否正常工作。

  首先來看,噪音的源頭:

  任何周期性的電壓和電流都能通過傅立葉分解的方法,分解為各種頻率的正弦波。

  所以在測試干擾的時候,需要測試各種頻率下的噪音強度。

  那么在開關電源中,這些噪音的來源是什么呢?

  

  開關電源中,由于開關器件在周期性的開合,所以,電路中的電流和電壓也是周期性的在變化。那么那些變化的電流和電壓,就是噪音的真正源頭。

  那么有人可能會問,我的開關頻率是100KHz的,但是為什么測試出來的噪音,從幾百K到幾百M都有呢?

  我們把同等有效值,同等頻率的各種波形做快速傅立葉分析:

  

  藍色: 正弦波

  綠色: 三角波

  紅色: 方波

  可以看到,正弦波只有基波分量,但是三角波和方波含有高次諧波,諧波最大的是方波。

  也就是說如果電流或者電壓波形,是非正弦波的信號,都能分解出高次諧波。

  那么如果同樣的方波,但是上升下降時間不同,會怎樣呢。

  同樣是100KHz的方波

  

  紅色:上升下降時間都為100ns

  綠色:上升下降時間都為500ns

  可以看到紅色的高次諧波明顯大于綠色。

  我們繼續(xù)分析下面兩種波形,

  A: 有嚴重高頻震蕩的方波, 比如MOS,二極管上的電壓波形。

  B:用吸收電路,把方波的高頻振蕩吸收一下。

  

  分別做快速傅立葉分析:

  


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關鍵詞: EMI 開關電源設計

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