以下為大家整理了一些開關電源 EMC 問題的整改小技巧,供大家在實際工作中參考學習。
一、干擾特性與初步判斷
干擾類型與頻段關系:在 150kHz - 1MHz 頻段,干擾主要以差模為主;1MHz - 5MHz 頻段,差模和共模干擾共同作用;5MHz 以后,基本上為共模干擾。差模干擾存在容性耦合和感性耦合兩種形式。通常,1MHz 以上的干擾多為共模干擾,而低頻段則以差模干擾為主。可以通過在 Y 電容引腳上并聯(lián)一個電阻串聯(lián)電容的電路,用示波器測量電阻兩引腳電壓來估測共模干擾。
二、硬件電路整改措施
保險部分處理:在保險之后添加差模電感或電阻。
濾波器應用:小功率電源可采用 PI 型濾波器,且靠近變壓器的電解電容建議選用容量較大的。
前端 EMI 零件選擇:前端的 π 型 EMI 零件中,差模電感主要負責低頻 EMI,其體積不宜過大(如 DR8 體積較大,可選用電阻型式或 DR6 更好),否則輻射可能難以通過測試。必要時可串聯(lián)磁珠,因為高頻干擾會直接飛到前端而不沿線路傳播。
傳導超標問題分析:
1)傳導在冷機時 0.15MHz - 1MHz 頻段超標,熱機時有 7dB 余量,主要原因是初級 BULk 電容的 DF 值過大。冷機時 ESR 較大,熱機時 ESR 較小,開關電流在 ESR 上形成開關電壓,會在電流 LN 線間流動,從而產(chǎn)生差模干擾。解決辦法是使用 ESR 低的電解電容或在兩個電解電容之間添加差模電感。
2)測試 150kHz 總超標時,可先加大 X 電容,若干擾下降,說明是差模干擾;若效果不明顯,則為共模干擾。也可將電源線在大磁環(huán)上繞幾圈,若干擾下降,同樣說明是共模干擾。若干擾曲線后面較好,可嘗試減小 Y 電容,檢查布板是否存在問題,或在前端加磁環(huán)。
電感量調(diào)整:可適當加大 PFC 輸入部分單繞組電感的電感量。
PWM 線路調(diào)整:將 PWM 線路中的元件主頻調(diào)到 60kHz 左右。
變壓器處理:用一塊銅皮緊貼在變壓器磁芯上。
共模電感問題:共模電感兩邊感量不對稱,如有一邊匝數(shù)少一匝,也可能導致傳導在 150kHz - 3MHz 頻段超標。
干擾關鍵點:傳導干擾主要有兩個關鍵頻點,即 200kHz 和 20MHz 左右,這兩個點也反映了電路的性能。200kHz 左右主要是漏感產(chǎn)生的尖刺,20MHz 左右主要是電路開關的噪聲。若變壓器處理不當,會產(chǎn)生大量輻射,即使加屏蔽也難以通過測試。
三、元件更換與優(yōu)化
電容更換:
1)將輸入 BUCk 電容更換為低內(nèi)阻的電容。
2)對于無 Y 電容電源,繞制變壓器時,先繞初級,再繞輔助繞組并使其密繞靠一邊,最后繞次級。
3)對于 π 型濾波電路中,若有一個 BUCk 電容躺倒放在 PCB 上且靠近變壓器,此電容對傳導 150kHz - 2MHz 的 L 通道有干擾。改良方法一是將此電容用銅箔包起來屏蔽后接到地,或用一塊小的 PCB 將此電容與變壓器和 PCB 隔開,或將其立起來,或用一個小電容代替;二是用一個 1uF/400V 或 0.1uF/400V 電容代替,并將另外一個電容加大。
電阻添加:在共模電感上并聯(lián)一個幾 k 到幾十 k 的電阻。
四、屏蔽與接地處理
共模電感屏蔽:用銅箔將共模電感屏蔽后接到大電容的地,或用一塊銅皮將共模電感包起來再連接到地。
開關管處理:
1)用一段銅箔將開關管和散熱器包繞起來,銅箔兩端短接,再用一根銅線連接到地。
2)將開關管用金屬套起來連接到地。
差模電感添加:在共模電感前加一個小的幾百 uH 差模電感。
五、其他整改措施
磁環(huán)應用:加大 X2 電容只能解決 150kHz 左右的頻段問題,對于 20MHz 以上的頻段,需在電源輸入端加一級鎳鋅鐵氧體黑色磁環(huán),電感量約 50uH - 1mH。
電容與電感加大:在輸入端加大 X 電容、共模電感和濾波電容。
輔助繞組處理:將輔助繞組供電二極管反接到地,并將輔助繞組供電濾波電容改用瘦長型電解電容或加大容量。
差模電路添加:若 150kHz - 300kHz 和 20MHz - 30MHz 這兩處傳導都不過,可在共模電路前加一個差模電路。同時檢查接地是否有問題,該接地的地方一定要加強接牢,主板上的地線要理順,不同地線之間的走線要順暢,避免互相交錯。
整流橋并電容:在整流橋上并電容時,考慮共模成分時應鄰角并電容,考慮差模成分時應對角并電容。
差模電感加大:加大輸入端差模電感。
審核編輯 黃宇
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