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信平变压器:电磁干扰(EMI)的解决途径

时间: 2017-12-30 15:20    浏览次数:

1、噪声源头的分布 开关电源是一个强电磁干扰源,如图 2所示: l开关管Q1、整流二极管D2在高频开关状态时,会产生较幅度大、频带宽的瞬态电流和瞬态电压 ; l存在漏感的高频变压器

1、噪声源头的分布

开关电源是一个强电磁干扰源,如图 2所示:

l开关管Q1、整流二极管D2在高频开关状态时,会产生较幅度大、频带宽的瞬态电流和瞬态电压 ;

l存在漏感的高频变压器T1的初级线圈是开关管Q1的感性负载,使得开关管Q1高频通断瞬间,产生较大的浪涌电流和衰减振荡的尖峰电压;

l特别在高频开关电源中,杂散参数的分布是耦合通道主要途径,特别是电路中存在的分布电容;

l在PCB制板时,因PCB板布局和走线不合理而产生的高次谐波干扰回路;

l低频特性的器件如果工作在高频状态下时,其性能会发生改变,也是噪声产生的原因之一。

这些干扰噪声源的频率从几百KHz到几十MHz,甚至上百MHz,都是宽频带的噪声信号源,在设计输入电磁干扰抑制滤波器时,必须对高次谐波噪声源产生的原理有充分的认识和了解。

2、传导干扰抑制措施

传导干扰一般分为:差模干扰(DM)和共模干扰(CM)。差模干扰指的是干扰电压存在于输入线及其地回线、输出线及其地回线之间噪声。共模干扰指的是干扰电压在输入、输出线及其地回线上的幅度相同的噪声,参考电位一般以大地为主。

1)电源输入EMI滤波器

​典型的输入EMI抑制电路。当电网受到雷击时,产生高压经输入线导入开关电源设备时,由FS1、ZNR1、RTH1组成防雷浪涌电路进行保护。

R1、R2、C2、C4、LF1、LF2组成的π型滤波电路,是输入滤波电路,主要是对电网串入的电磁噪声进行抑制,防止对开关电源干扰,同时也抑制开关电源内部产生的高频噪声干扰电网,绿化电网的电磁污染。

电容C1、C3、C5为Y电容,选择主要考虑漏电流,容值越大EMI效果越好,但是漏电流就越大,存在安规不符合的风险。

电感LF1、LF2为共模扼流圈,主要针对共模噪声,一般选用高磁导率、取mH级别感值;差模干扰主要通过X电容C2、C4滤除,一般不添加差模电感,因为容易饱和。

2)开关管与整流二极管的噪声抑制措施

开关电源在工作过程中,由于开关管、整流二极管存在结电容,在快速开关的时会产生尖峰,通过耦合通道传递或发射出来。另外开关管的结电容和变压器初级绕组的漏感可能产生谐振而产生干扰信号。因此可采用的对策有:

l在开关管D极和G极穿接一个磁珠环,减小开关管的电流变化率,从而达到减小尖峰电压的目的;

l在开关管栅源间加RC缓冲吸收电路,从而减小开关管在快速通断时产生的尖峰电压;

l减小开关管与周边组件的压差,那么开关管的结电容可充电的程度会得到一定的降低;

l增大开关管的G极驱动电阻。

3)高频变压器噪声抑制措施

高频变压器是开关电源的储能组件,在能量的充放过程中,会产生噪声干扰。特别是高频变压器的漏感和分布电容形成的振荡回路,产生高频振荡并且向外辐射电磁波能量,造成电磁干扰。对此可采用的对策有:

l变压器初次级间加屏蔽,并且铜箔要接地,将初次级的干扰噪声隔离,分布电容、接地铜箔构成共模干扰噪声的回路,使其不能传入次级端,起到电磁屏蔽的作用;

l降低开关电源的工作频率,减缓能量的快速充放过程;

l在制作变压器,采用三明治绕法,减小其漏感和匝间电容,降低电压尖峰,减小寄生振荡,起到减小干扰的作用。

3、辐射干扰抑制措施

开关电源工作时会向空间辐射干扰:

l辐射噪声的幅值与辐射源的距离成反比,若空间结构经凑,无法拉开距离时,则采用屏蔽技术;

l由于电源输入线容易通过电网引入噪声,而且输入线与高频变压器连接,产生高频动态的电流产生电磁场,会耦合到输出线上,对供电对象设备产生电磁干扰,所以输入线与输出线必须尽量远离;

l有动态大电流流过的导线在PCB布局时尽量的短、尽量的粗,远离低频信号线;

l高功率、高频通断工作的器件,在接地时应以最短、尽量粗的引线与电容的地连接;

l动态大电流环是辐射的感性耦合途径之一,环路面积应尽量小。

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