开关电源EMI技术方案

2011-04-05 22:29:11来源: 互联网

1.开关电源的EMI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

  功率开关管工作在On-Off快速循环转换的状态,dv/dt和di/dt都在急剧变换,因此,功率开关管既是电场耦合的主要干扰源,也是磁场耦合的主要干扰源。

  (2)高频变压器
高频变压器的EMI来源集中体现在漏感对应的di/dt快速循环变换,因此高频变压器是磁场耦合的重要干扰源。

  (3)整流二极管
整流二极管的EMI来源集中体现在反向恢复特性上,反向恢复电流的断续点会在电感(引线电感、杂散电感等)产生高dv/dt,从而导致强电磁干扰

  (4)PCB
准确的说,PCB是上述干扰源的耦合通道,PCB的优劣,直接对应着对上述EMI源抑制的好坏。

  2.开关电源EMI传输通道分类
 
  (一). 传导干扰的传输通道
  (1)容性耦合
  (2)感性耦合
  (3)电阻耦合
  a.公共电源内阻产生的电阻传导耦合
  b.公共地线阻抗产生的电阻传导耦合
  c.公共线路阻抗产生的电阻传导耦合

  (二). 辐射干扰的传输通道

  (1)在开关电源中,能构成辐射干扰源的元器件和导线均可以被假设为天线,从而利用电偶极子和磁偶极子理论进行分析;二极管、电容、功率开关管可以假设为电偶极子,电感线圈可以假设为磁偶极子;
  (2)没有屏蔽体时,电偶极子、磁偶极子,产生的电磁波传输通道为空气(可以假设为自由空间);
  (3)有屏蔽体时,考虑屏蔽体的缝隙和孔洞,按照泄漏场的数学模型进行分析处理。

  3.开关电源EMI抑制的9大措施

  在开关电源中,电压和电流的突变,即高dv/dt和di/dt,是其EMI产生的主要原因。实现开关电源的EMC设计技术措施主要基于以下两点:
  (1)尽量减小电源本身所产生的干扰源,利用抑制干扰的方法或产生干扰较小的元器件和电路,并进行合理布局;
  (2)通过接地、滤波、屏蔽等技术抑制电源的EMI以及提高电源的EMS。

分开来讲,9大措施分别是:

  (1)减小dv/dt和di/dt(降低其峰值、减缓其斜率)
  (2)压敏电阻的合理应用,以降低浪涌电压
  (3)阻尼网络抑制过冲
  (4)采用软恢复特性的二极管,以降低高频段EMI
  (5)有源功率因数校正,以及其他谐波校正技术
  (6)采用合理设计的电源线滤波器
  (7)合理的接地处理
  (8)有效的屏蔽措施
  (9)合理的PCB设计

  4.高频变压器漏感的控制

  高频变压器的漏感是功率开关管关断尖峰电压产生的重要原因之一,因此,控制漏感成为解决高频变压器带来的EMI首要面对的问题。

  减小高频变压器漏感两个切入点:电气设计、工艺设计!

  (1)选择合适磁芯,降低漏感。漏感与原边匝数平方成正比,减小匝数会显著降低漏感。
  (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)增加绕组间耦合度,减小漏感。

  5.高频变压器的屏蔽 

  为防止高频变压器的漏磁对周围电路产生干扰,可采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作,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,从而抑制漏磁场更大范围的泄漏。

  高频变压器,磁心之间和绕组之间会发生相对位移,从而导致高频变压器在工作中产生噪声(啸叫、振动)。为防止该噪声,需要对变压器采取加固措施:

  (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,抑制相对位移的产生;
  (2)用“玻璃珠”(Glass beads)胶合剂粘结磁心,效果更好。

关键字:开关电源  电源  技术  技术方案

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2011/0405/article_6589.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
开关电源
电源
技术
技术方案

小广播

独家专题更多

富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
 
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
 
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved