開(kāi)關(guān)電源模塊應(yīng)用領(lǐng)域的EMC設(shè)計(jì)如何優(yōu)化?
發(fā)布時(shí)間:2020-05-13 11:16:37 瀏覽:2235
EMC測(cè)試又叫做電磁兼容,形容的是產(chǎn)品兩個(gè)方面的性能指標(biāo),即電磁發(fā)射/影響EME和電磁抗擾EMS。EME中包括傳導(dǎo)和輻射,而EMS中又包括靜電、脈沖群、浪涌等。為提升用戶(hù)操作系統(tǒng)穩(wěn)定性,如何靈活應(yīng)用領(lǐng)域方法優(yōu)化電源EMC?
一、浪涌保障電源電路
開(kāi)關(guān)電源模塊在實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域中,技術(shù)工程師們常常使用浪涌保障電源電路來(lái)保障EMC性能指標(biāo),確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。浪涌電壓的由來(lái)有很多種,例如:雷擊、短路故障、設(shè)備反復(fù)開(kāi)機(jī)等;話(huà)不多說(shuō),可以直接來(lái)看浪涌保障電源電路該如何設(shè)計(jì):
為提升輸入級(jí)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(shí)現(xiàn)二級(jí)保障,但將會(huì)事與愿違。假如MOV2的壓敏電壓和通流能力比MOV1低,在強(qiáng)影響場(chǎng)合,MOV2將會(huì)無(wú)法承受浪涌沖擊而提早損毀,導(dǎo)致整個(gè)操作系統(tǒng)癱瘓。相同的,由于TVS響應(yīng)時(shí)間比MOV快,往往是MOV未起作用,而TVS過(guò)早損毀。因此正確的接法通常是在兩個(gè)MOV或者MOV和TVS之間接一個(gè)電感器,將保障元器件分隔成二級(jí)。
在二級(jí)浪涌保障另外,還可以在MOV和TVS之間加一個(gè)電阻器,可以防止TVS先導(dǎo)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(shí)可以并聯(lián)電容器,吸收能量轉(zhuǎn)換,提升抗浪涌能力。
MOV和TVS的選型很重要,挑選合理的最大準(zhǔn)許電壓和最大通流量很重要,這些就要參考開(kāi)關(guān)電源模塊的輸入電壓及其浪涌試驗(yàn)等級(jí),假如電壓挑選小了后端供電系統(tǒng)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(kāi)關(guān)電源模塊的PCB設(shè)計(jì)
由于模塊電源產(chǎn)品有模塊電源的PCB設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求,它要考慮到散熱設(shè)計(jì)、EMC設(shè)計(jì)、影響設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝流程設(shè)計(jì)等等,涉及到的信息非常多,因此PCB設(shè)計(jì)在模塊電源產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中是作為最重要的階段之一來(lái)看待的。
三、開(kāi)關(guān)電源模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)電路設(shè)計(jì)
開(kāi)關(guān)電源模塊都不是線(xiàn)性穩(wěn)壓電源類(lèi)型,基本都是開(kāi)關(guān)電源,在開(kāi)關(guān)管開(kāi)通、關(guān)斷時(shí),電壓和電流都是會(huì)被斬波,導(dǎo)致較大瞬態(tài)變化(di/dt、dv/dt),因此開(kāi)關(guān)電源是較大的EMC干擾信號(hào)。隔離開(kāi)關(guān)電源模塊常用的電源電路拓?fù)洌焊綦x正激和隔離反激。根據(jù)產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)電路設(shè)計(jì)+PCB設(shè)計(jì),促使產(chǎn)品的EMC性能指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)模式。
四、開(kāi)關(guān)電源模塊傳導(dǎo)騷擾設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)電源模塊傳導(dǎo)騷擾電源電路,首先需要分析開(kāi)關(guān)電源模塊的傳導(dǎo)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(kāi)關(guān)工作頻率點(diǎn)——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(diǎn)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(kāi)關(guān)電源模塊傳輸騷擾問(wèn)題,應(yīng)在開(kāi)關(guān)電源模塊傳輸路徑上增加差模濾波和共模濾波電路。
若經(jīng)示波器測(cè)試某開(kāi)關(guān)電源模塊工作頻率范圍為30MHz-1000MHz;從傳輸騷擾波型預(yù)測(cè)輻射源騷擾好壞,高頻段呈直線(xiàn)性上升無(wú)下跌發(fā)展趨勢(shì)的,產(chǎn)品的輻射源騷擾一般都是會(huì)很差。
EMC試驗(yàn)一般 理論性很強(qiáng),但如果我們熟練掌握一些基本概念,在設(shè)計(jì)EMC前級(jí)電路時(shí),將更有方向開(kāi)展試驗(yàn),進(jìn)而減少項(xiàng)目開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的時(shí)間段。
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