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開(kāi)關(guān)電源EMI技術(shù)方案簡(jiǎn)介
文章來(lái)源: 更新時(shí)間:2012/8/31 15:03:00
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      1.開(kāi)關(guān)電源的EMI源

  開(kāi)關(guān)電源的EMI干擾源集中體現在功率開(kāi)關(guān)管、整流二極管、高頻變壓器等,外部環(huán)境對開(kāi)關(guān)電源的干擾主要來(lái)自電網(wǎng)的抖動(dòng)、雷擊、外界輻射等。

 。1)功率開(kāi)關(guān)管

  功率開(kāi)關(guān)管工作在On-Off快速循環(huán)轉換的狀態(tài),dv/dt和di/dt都在急劇變換,因此,功率開(kāi)關(guān)管既是電場(chǎng)耦合的主要干擾源,也是磁場(chǎng)耦合的主要干擾源。

 。2)高頻變壓器
高頻變壓器的EMI來(lái)源集中體現在漏感對應的di/dt快速循環(huán)變換,因此高頻變壓器是磁場(chǎng)耦合的重要干擾源。

 。3)整流二極管
整流二極管的EMI來(lái)源集中體現在反向恢復特性上,反向恢復電流的斷續點(diǎn)會(huì )在電感(引線(xiàn)電感、雜散電感等)產(chǎn)生高dv/dt,從而導致強電磁干擾。

 。4)PCB
準確的說(shuō),PCB是上述干擾源的耦合通道,PCB的優(yōu)劣,直接對應著(zhù)對上述EMI源抑制的好壞。

  2.開(kāi)關(guān)電源EMI傳輸通道分類(lèi)
 
 。ㄒ唬. 傳導干擾的傳輸通道
 。1)容性耦合
 。2)感性耦合
 。3)電阻耦合
  a.公共電源內阻產(chǎn)生的電阻傳導耦合
  b.公共地線(xiàn)阻抗產(chǎn)生的電阻傳導耦合
  c.公共線(xiàn)路阻抗產(chǎn)生的電阻傳導耦合

 。ǘ. 輻射干擾的傳輸通道

 。1)在開(kāi)關(guān)電源中,能構成輻射干擾源的元器件和導線(xiàn)均可以被假設為天線(xiàn),從而利用電偶極子和磁偶極子理論進(jìn)行分析;二極管、電容、功率開(kāi)關(guān)管可以假設為電偶極子,電感線(xiàn)圈可以假設為磁偶極子;
 。2)沒(méi)有屏蔽體時(shí),電偶極子、磁偶極子,產(chǎn)生的電磁波傳輸通道為空氣(可以假設為自由空間);
 。3)有屏蔽體時(shí),考慮屏蔽體的縫隙和孔洞,按照泄漏場(chǎng)的數學(xué)模型進(jìn)行分析處理。

  3.開(kāi)關(guān)電源EMI抑制的9大措施

  在開(kāi)關(guān)電源中,電壓和電流的突變,即高dv/dt和di/dt,是其EMI產(chǎn)生的主要原因。實(shí)現開(kāi)關(guān)電源的EMC設計技術(shù)措施主要基于以下兩點(diǎn):
 。1)盡量減小電源本身所產(chǎn)生的干擾源,利用抑制干擾的方法或產(chǎn)生干擾較小的元器件和電路,并進(jìn)行合理布局;
 。2)通過(guò)接地、濾波、屏蔽等技術(shù)抑制電源的EMI以及提高電源的EMS。

分開(kāi)來(lái)講,9大措施分別是:

 。1)減小dv/dt和di/dt(降低其峰值、減緩其斜率)
 。2)壓敏電阻的合理應用,以降低浪涌電壓
 。3)阻尼網(wǎng)絡(luò )抑制過(guò)沖
 。4)采用軟恢復特性的二極管,以降低高頻段EMI
 。5)有源功率因數校正,以及其他諧波校正技術(shù)
 。6)采用合理設計的電源線(xiàn)濾波器
 。7)合理的接地處理
 。8)有效的屏蔽措施
 。9)合理的PCB設計

  4.高頻變壓器漏感的控制

  高頻變壓器的漏感是功率開(kāi)關(guān)管關(guān)斷尖峰電壓產(chǎn)生的重要原因之一,因此,控制漏感成為解決高頻變壓器帶來(lái)的EMI首要面對的問(wèn)題。

  減小高頻變壓器漏感兩個(gè)切入點(diǎn):電氣設計、工藝設計!

 。1)選擇合適磁芯,降低漏感。漏感與原邊匝數平方成正比,減小匝數會(huì )顯著(zhù)降低漏感。
 。2)減小繞組間的絕緣層,F在有一種稱(chēng)之為“黃金薄膜”的絕緣層,厚度20~100um,脈沖擊穿電壓可達幾千伏。
 。3)增加繞組間耦合度,減小漏感。

  5.高頻變壓器的屏蔽

  為防止高頻變壓器的漏磁對周?chē)娐樊a(chǎn)生干擾,可采用屏蔽帶來(lái)屏蔽高頻變壓器的漏磁場(chǎng)。屏蔽帶一般由銅箔制作,繞在變壓器外部一周,并進(jìn)行接地,屏蔽帶相對于漏磁場(chǎng)來(lái)說(shuō)是一個(gè)短路環(huán),從而抑制漏磁場(chǎng)更大范圍的泄漏。

  高頻變壓器,磁心之間和繞組之間會(huì )發(fā)生相對位移,從而導致高頻變壓器在工作中產(chǎn)生噪聲(嘯叫、振動(dòng))。為防止該噪聲,需要對變壓器采取加固措施:

 。1)用環(huán)氧樹(shù)脂將磁心(例如EE、EI磁心)的三個(gè)接觸面進(jìn)行粘接,抑制相對位移的產(chǎn)生;
 。2)用“玻璃珠”(Glass beads)膠合劑粘結磁心,效果更好。

 
 
 
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