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開關電源模塊應用領域的EMC設計如何優化?

發布時間:2020-05-13 11:16:37     瀏覽:2054

EMC測試又叫做電磁兼容,形容的是產品兩個方面的性能指標,即電磁發射/影響EME和電磁抗擾EMSEME中包括傳導和輻射,而EMS中又包括靜電、脈沖群、浪涌等。為提升用戶操作系統穩定性,如何靈活應用領域方法優化電源EMC

一、浪涌保障電源電路

開關電源模塊在實際應用領域中,技術工程師們常常使用浪涌保障電源電路來保障EMC性能指標,確保了系統的穩定性。浪涌電壓的由來有很多種,例如:雷擊、短路故障、設備反復開機等;話不多說,可以直接來看浪涌保障電源電路該如何設計:

為提升輸入級的浪涌保障能力,在外圍提升了壓敏電阻和TVS管。但圖中的電源電路原目的是想實現二級保障,但將會事與愿違。假如MOV2的壓敏電壓和通流能力比MOV1低,在強影響場合,MOV2將會無法承受浪涌沖擊而提早損毀,導致整個操作系統癱瘓。相同的,由于TVS響應時間比MOV快,往往是MOV未起作用,而TVS過早損毀。因此正確的接法通常是在兩個MOV或者MOVTVS之間接一個電感器,將保障元器件分隔成二級。

在二級浪涌保障另外,還可以在MOVTVS之間加一個電阻器,可以防止TVS先導通到損毀,在挑選R的情況下要考慮到R的功能損耗,以免R先損毀,與此同時可以并聯電容器,吸收能量轉換,提升抗浪涌能力。

MOVTVS的選型很重要,挑選合理的最大準許電壓和最大通流量很重要,這些就要參考開關電源模塊的輸入電壓及其浪涌試驗等級,假如電壓挑選小了后端供電系統不正常,挑選大了起不到保障作用,通流量選小了元器件容易損毀。

二、開關電源模塊的PCB設計

由于模塊電源產品有模塊電源的PCB設計標準規范要求,它要考慮到散熱設計、EMC設計、影響設計和生產工藝流程設計等等,涉及到的信息非常多,因此PCB設計在模塊電源產品研發過程中是作為最重要的階段之一來看待的。

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三、開關電源模塊的內部結構電路設計

開關電源模塊都不是線性穩壓電源類型,基本都是開關電源,在開關管開通、關斷時,電壓和電流都是會被斬波,導致較大瞬態變化(di/dtdv/dt),因此開關電源是較大的EMC干擾信號。隔離開關電源模塊常用的電源電路拓撲:隔離正激和隔離反激。根據產品內部結構電路設計+PCB設計,促使產品的EMC性能指標達到最優模式。

四、開關電源模塊傳導騷擾設計

設計開關電源模塊傳導騷擾電源電路,首先需要分析開關電源模塊的傳導騷擾狀況,并找到相匹配解決方法。

1、低頻:150KHz-1MHz工作頻率,尤其是開關工作頻率點——差模騷擾

解決方法:差模濾波

2、中頻:1MHz-10MHz工作頻率——差模和共模騷擾

解決方法:適度稍加點共模濾波

3、高頻:10MHz-30MHz工作頻率——共模騷擾

解決方法:共模濾波

因此,為了處理開關電源模塊傳輸騷擾問題,應在開關電源模塊傳輸路徑上增加差模濾波和共模濾波電路。

若經示波器測試某開關電源模塊工作頻率范圍為30MHz-1000MHz;從傳輸騷擾波型預測輻射源騷擾好壞,高頻段呈直線性上升無下跌發展趨勢的,產品的輻射源騷擾一般都是會很差。

EMC試驗一般 理論性很強,但如果我們熟練掌握一些基本概念,在設計EMC前級電路時,將更有方向開展試驗,進而減少項目開發設計的時間段。

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