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抑制模块电源干扰的一些方法

发布时间:2017-04-25 责任编辑:wenwei

【导读】如何抑制电磁干扰,一直都是开关电源模块设计中不可忽视的问题,其不仅关系到电源模块本身的可靠性,也关系到整个应用系统的安全和稳定性。全面抑制开关电源模块的各种噪声干扰才会使开关电源模块得到更广泛的应用。
 
一、电磁干扰的定义
 
电磁干扰(ElectroMagneticInterference,简称EMI)是指任何在传导或电磁场伴随着电压、电流的作用而产生会降低某个装置、设备或系统的性能,或可能对生物或物质产生不良影响之电磁现象。
 
二、电磁干扰的产生
 
抑制模块电源干扰的一些方法
 
三、抑制电磁干扰的对策
 
人们总是想方设法地将电磁干扰三要素之中的一个去掉:屏蔽掉骚扰源、隔离开敏感设备或者切断耦合途径。从能量的角度来讲,电磁干扰是一种能量,无法不让它产生,只有用一定的办法去减小其对系统的干扰。可用到的方法可分为两大类:一种是让能量泄放掉;另一种是把能量给挡在外部。可以说一种方法是减小其产生的幅度,另一种则切断其传播途径。
 
下面针对具体的方面一一分析:
 
1、外界干扰的耦合(输入端和输出端)
 
(1)输入端
 
输入端是整个电源的入口处,电源内部的噪声也可由此传播到外部,对外界造成干扰。通常采用的策略是在输入加X电容、Y电容、差模电感和共模电感对噪声和干扰进行过滤。图1就是一种比较常见的EMI滤波电路。
 
抑制模块电源干扰的一些方法
 
抑制模块电源干扰的一些方法
 
2、开关管
 
在电源模块的工作过程中,由于开关管结电容的存在,开关管在快速开关的时候就会产生毛刺和尖峰,这样就会有一些传递或发射出来。另外开关管的结电容和变压器的绕组漏感也有可能产生谐振而发出干扰。
对此可采用的对策有:
 
抑制模块电源干扰的一些方法
 
3、变压器
 
变压器是电源模块的储能组件,在能量的充放过程中,就可能会产生噪声干扰。漏感可以与电路中的分布电容组成振荡回路,使电路产生高频振荡并向外辐射电磁能量,造成电磁干扰。一次绕组与二次绕组之间的电位差也会产生高频变化,通过寄生电容的耦合,从而产生了在一次侧与二次侧之间流动的共模传导EMI电流干扰。
 
对此可采用的对策有:
 
(1)变压器加屏蔽。
 
屏蔽可分为电屏蔽与磁屏蔽,电屏蔽主要的作用是将初级来的干扰信号与次级隔离开来。可在初、次级之间包一层铜箔(内屏蔽),但头尾不能短路,铜箔要接地,这样在初级绕组与铜箔之间形成电容,共模传导干涉信号通过电容—铜箔—接地形成回路,不能进入次级绕组从而起到电屏蔽的作用。磁屏蔽则在变压器外部线包包首尾相连的铜箔(外屏蔽)。铜箔是良导体,高频交变漏磁通穿过铜箔的时候会产生涡流,而涡流产生的磁场方向正好与漏磁通的方向相反,部分漏磁通就可以被抵消。
 
抑制模块电源干扰的一些方法
 
4、二极管
 
二极管在快速截止与导通的过程中会有尖峰的产生,特别是整流二极管,其在反向恢复过程中,电路的寄生电感、电容会发生高频振荡,产生电磁干扰。
 
对此可采用的对策有:
 
(1)加RC吸收电路,让二极管的能量能平缓的泄放。
 
(2)在其阴极管脚套一个磁珠环,使其电流不可突变以减小尖峰。
 
5、储能电感
 
(1)类似于变压器,可对其加屏蔽。
 
(2)调整其参数,避免与回路的电容产生振荡。
 
6、PCB板的布局和走线
 
准确的说,PCB是上述干扰源的耦合通道,PCB的优劣,直接对应着对上述EMI源抑制的好坏。同时PCB板上器件的布局和布线的不合理都会造成EMI干扰。
 
对此可采用的对策有:
 
抑制模块电源干扰的一些方法
 
抑制模块电源干扰的一些方法
 
对于体积较小的DC-DC电源模块,通常的做法是通过搭建外围电路来实现电磁干扰的抑制,以保证应用系统的可靠性。EMC推荐电路如图2所示,其中①部分用于EMS测试,②部分用于EMI滤波。
 
抑制模块电源干扰的一些方法
 
以上内容转载自电源联盟微信公众号,版权归作者所有。
 
 
 
 
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