必備的電源設計技巧:如何解決電磁幹擾問題?
發布時間:2015-03-13 責任編輯:xueqi
【導讀】本文介紹電源工程師必須具備的設計技巧,即如何解決電磁幹擾問題,避免EMI性能被毀掉。在開關電源研發設計中,從開關節點到輸入引線的少量寄生電容(100毫微微法拉),會讓你無法滿足電磁幹擾(EMI)需求。怎麼辦呢?
一般情況下,100fF電容器不多。即使有,它們也會因寄生問題而提供寬泛的容差。不過在你的電源中很容易找到作為寄生元件的100fF電容器。隻有處理好它們才能獲得符合EMI標準的電源。
圖1是這些非計劃中電容的一個實例。圖中的右側是一個垂直安裝的FET,所帶的開關節點與鉗位電路延伸至了圖片的頂部。輸入連接從左側進入,到達距漏極連接1cm以內的位置。這就是故障點,在這裏FET的開關電壓波形可以繞過EMI濾波器耦合至輸入。

圖1:開關節點與輸入連接臨近,會降低EMI性能
注zhu意yi,漏lou極ji連lian接jie與yu輸shu入ru引yin線xian之zhi間jian有you一yi些xie由you輸shu入ru電dian容rong器qi提ti供gong的de屏ping蔽bi。該gai電dian容rong器qi的de外wai殼ke連lian接jie至zhi主zhu接jie地di,可ke為wei共gong模mo電dian流liu提ti供gong返fan回hui主zhu接jie地di的de路lu徑jing。如ru圖tu2所示,這個微小的電容會導致電源EMI簽名超出規範要求。

圖2:寄生漏極電容導致超出規範要求的EMI性能
這是一條令人關注的曲線,因為它反映出了幾個問題:明顯超出了規範要求的較低頻率輻射、共模問題通常很明顯的1MHz至2MHz組件,以及較高頻率組件的衰減正弦(x)/x分布。需要采取措施讓輻射不超出規範。我們利用通用電容公式將其降低了:C=ε˙A/d。
我們無法改變電容率(ε),而且麵積(A)也已經是最小的了。不過,我們可以改變間距(d)。如圖3所示,我們將組件與輸入的距離延長了3倍。最後,我們采用較大接地層增加了屏蔽。
圖3:修改後的布局可增加間距,且還可帶來屏蔽性能
圖4是修改後的效果圖。我們在故障點位置為EMI規範獲得了大約6dB的裕量。此外,我們還顯著減少了總體EMI簽qian名ming。所suo有you這zhe些xie改gai善shan都dou僅jin僅jin是shi因yin為wei布bu局ju的de調tiao整zheng,並bing未wei改gai變bian電dian路lu。如ru果guo您nin的de電dian路lu具ju有you高gao電dian壓ya開kai關guan並bing使shi用yong了le屏ping蔽bi距ju離li,您nin需xu要yao非fei常chang小xiao心xin地di對dui其qi進jin行xing控kong製zhi。
圖4:EMI性能通過屏蔽及增加的間距得到了改善
由上述實例我們可以總結出來自離線開關電源開關節點的100fF電容會導致超出規範要求的EMI簽qian名ming。這zhe種zhong電dian容rong量liang隻zhi需xu寄ji生sheng元yuan件jian便bian可ke輕qing鬆song實shi現xian,例li如ru對dui漏lou極ji連lian接jie進jin行xing路lu由you,使shi其qi靠kao近jin輸shu入ru引yin線xian。通tong常chang可ke通tong過guo改gai善shan間jian距ju或huo屏ping蔽bi來lai解jie決jue該gai問wen題ti。要yao想xiang獲huo得de更geng大da衰shuai減jian,需xu要yao增zeng加jia濾lv波bo或huo減jian緩huan電dian路lu波bo形xing。
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