小功率反激電源傳導(dǎo)與輻射抑制
屏蔽對于干擾的抑制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,屏蔽體對電磁干擾的抑制能力越強,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。
干擾源為電場輻射源時反射損耗 [2],如式(7):(近場波,高阻抗場)
干擾源為磁場輻射源時反射損耗 [2],如式(8):(近場波,低阻抗場)
干擾源為電場源或者磁場源時反射損耗 [2],如式(9):(遠(yuǎn)場波)
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,電場波的屏蔽效能遠(yuǎn)高于磁場波。
B:高頻:隨著頻率升高,電場波的反射損耗降低,磁場波的反射損耗增加,吸收損耗增加,當(dāng)頻率高到一定程度時,屏蔽效能主要由吸收損耗決定。
C:距離的影響:距離電場源越近,則反射損耗越大。對于磁場源,則正好相反。要獲得盡量高的屏蔽效能,屏蔽體應(yīng)盡量靠近電場輻射源,盡量遠(yuǎn)離磁場輻射源。
2.7磁珠的應(yīng)用
磁珠由鐵氧體組成,它把交流信號轉(zhuǎn)化為熱能,當(dāng)導(dǎo)線中流過電流時,它對低頻電流幾乎沒有什么阻抗,但對高頻電流會有較大的衰減作用。磁珠抑制能力與它的長度成比例。不過磁珠的運用會提高產(chǎn)品溫升,同時降低產(chǎn)品的可生產(chǎn)性,對于高功率密度的小功率電源來說,盡量避免使用。
2.8減緩驅(qū)動
增大MOS管驅(qū)動電阻,使得MOS管的開通時間與關(guān)斷時間增加,使dv/dt值變小。不過這種方式會增加開關(guān)管的開關(guān)損耗,只有在沒有其他有效解決辦法時推薦使用。比如MORNSUN公司的LH15XX某型號,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))做的小功率模塊電源產(chǎn)品(37*23*15mm),功率為5W,開關(guān)頻率65KHz,通過精心的設(shè)計,在沒有圖1中輸入EMI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級和B級的要求,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EMI測試圖(產(chǎn)品通過了UL/CE認(rèn)證)。由于電路簡單,元件少,該系列電源在批量生產(chǎn)時不良率僅為50PPM。
4 結(jié)論
高功率密度是電源發(fā)展的一個方向,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)計受到體積、熱設(shè)計和易生產(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)計與輸入輸出濾波網(wǎng)絡(luò)設(shè)計,優(yōu)化變壓器設(shè)計,設(shè)計中期通過更改輸入EMI濾波器參數(shù)進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)試,調(diào)試沒有效果的情況下通過增加磁珠,改變驅(qū)動等犧牲其他性能的方式達(dá)到傳導(dǎo)和輻射指標(biāo)。
評論