第一篇:電源EMI傳導(dǎo)輻射實際整改經(jīng)驗總結(jié)(絕對值得)
1、在反激式電源中,Y電容接初級地與次級地之間在20MHZ時,會比Y電容接在高壓與次級地之間高5dB左右。當(dāng)然也要視情況而定。
2、MOS管驅(qū)動電阻最好能大于或等于47R。降低驅(qū)動速度有利于改善MOS管與變壓器的輻射。一般采用慢速驅(qū)動和快速判斷的辦法。
3、若輻射在40MHZ-80MHZ之間有些余量不夠,可適當(dāng)?shù)卦黾覯OS管DS之間的電容值,以達到降低輻射量的效果。
4、若在輸入AC線上套上磁環(huán)并繞2圈,有降低40-60MHZ之間輻射值的趨勢,那么在輸入EMI濾波部分中串入磁珠則會達到同樣的效果。如在NTC電阻上分別套上兩個磁珠。
5、在變壓器與MOS管D極之間最好能串入一個磁珠,以降低MOS管電流的變化速度,又能降低輸出噪音。
6、電源輸入AC濾波部分,X電容放在共模電廠的那個位置并不重要,注意布線時要將銅皮都集中于X電容的引腳處,以達到更好的濾波效果,但X電容最好不要與Y電容連接在同一焊點。
7、在300W左右的中功率電源中,其又是由幾個不同的電源部分組成,一般采用三極共模電感。第一級使用100UH-3MH左右的雙線并繞錳鋅磁環(huán)電感,其后再接Y電容,第二級與第三級可使用相同的共模電感,需要使用的電感量并不要求很大,一般10MH左右就能達到要求。若把Y電容放在第二級與第三級之間,效果就會差一些。如果采用兩級共模濾波,秕一級電感量適當(dāng)取大些,1.5-2.5MH左右。
8、如果采用三級,第一級電感量適當(dāng)取小些,在200UH-1MH之間。測試輻射時,最好能在初次級之間的Y電容套上磁珠。如果用三芯AC輸入線,在黃綠地線上也串磁環(huán),并繞上兩到三圈。
9、在二極管上套磁珠,一般要求把磁珠套在其電壓變化最劇烈的地方,在正端整流二極管中,其A端電壓變化最劇烈。
10、實例分析:
一臺19W的二合一電源,在18MH左右處有超過QP值7dB,前級采用兩級共模濾波方法和一個X電容,無論怎樣更改濾波部分,此處的QP值總是難以壓下來。
先是懷疑是由EC2834主變壓器引起,后改變變壓器使用磁芯屏蔽或最內(nèi)層磁芯屏蔽加初次級之間屏蔽都沒有效果,至MOS/8N60的驅(qū)動電阻已達47R,在DS之間加電容也沒有什么改善。
去除inverter部分,用相當(dāng)純電阻負載測試,此處情況好轉(zhuǎn)。在QP值以下達4dB的余量。懷疑Inverter部分有問題。仔細觀察發(fā)現(xiàn)采用OZ芯片的推挽拓撲中,驅(qū)動腳直接接到MOS的G極,割斷后,加入47R的電阻,測試值在QP值以下達4dB余量。
11、在一臺19的二合一電源中(方案LD7575+TL4947)經(jīng)公司傳導(dǎo)儀總測試,在18MHZ左右處有超過QP的地方,而且是在此處有上升與下降的過程,其它部分測試線尚好。經(jīng)觀察,此電源沒有很明顯的布線問題,只是Y電容從初級地搭到次級地,懷疑此處有問題,把Y電容搭至初級高壓與次級地之間,此處值已降低AV值以下4dB,所以建議是反激電源中,最好能把Y電容接至初級高壓與次級地之間。當(dāng)然有些電源接在哪兩個部位并不明顯有作用。
12、在一臺輸入功率28W的DVD電源中,傳導(dǎo)測試曲線已通過,但在30MHZ處其QP值為37dB左右,輻射測試時在40M-80MHZ超標(采用LD7575方案),磁芯采用屏蔽繞法(屏~初~+5V~+12V~+5V~初~屏)。從其傳導(dǎo)曲線圖看在25MHZ~30MHZ時其曲線基本平直因此在輻射中可能有超標的危險。當(dāng)把三芯線換成兩芯線時,其從10M~30MHZ傳導(dǎo)曲線基本平直在30dB上下,因此懷疑是地線上有較大的干擾,先用一個錳鋅鐵氧芯磁環(huán)用導(dǎo)線繞上三圈串入地線中,傳導(dǎo)曲線并無很明顯改善。后把圈數(shù)增至6Ts,電感量為150UH,達到了濾波的效果,在10MH~30MHZ時的曲線基本平直。后換成較大號的磁環(huán),電感量不變,其圈數(shù)為8Ts,效果更好,在25MHZ~30MHZ時,比上一磁環(huán)低2dB左右。所以若是在15MH~25MHZ有超標值,并且確定是由地線引起,采用此方法能達到立桿見影的效果。
13、在輻射測試中,30~50MHZ處與150MHZ~230MHZ處有連續(xù)超標波段,更改芯片的驅(qū)動電阻大小和更改反激RCD篏位可降低此兩處的輻射值。具體如下:更改MOS管的驅(qū)動電阻由22R改為51R,30~50MHZ處會降低幾dB左右。把RCD篏位改為RRCD篏位,即在篏位電容處串入一個20~50R左右的電阻,在150~230MHZ處會有很大的效果,另外可以在變壓器高壓與變壓器地之間并入聚酯電容,可以達到兩處都降低的綜合效果。若采用上述方法能降低輻射量,并使電源達標,就可以不采用變壓器屏蔽的方法,以降低生產(chǎn)成本。
14、若電源板中由多個不同的電源部分組合而成,建議降低每一部分MOS管的驅(qū)動速度,在不影響溫升的前提下,慢速的驅(qū)動比采用其它方法降低輻射都要好。
15、開關(guān)環(huán)路(MOS管)di/dt很高的電流會在環(huán)路阻抗(包括輸入電容的ESR)上產(chǎn)生壓降,從而產(chǎn)生差模EMI干擾。另外漏極節(jié)點上的電壓變化很大,同時dv/dt很快??s小其面積減少靜電場的耦合可以降低差模EMI噪音,方法是在輸入電容上并一個聚酯膜電容。
16、次極二極管整流環(huán)路,流過幅值很高的開關(guān)電流,在電源中成為最強的功率輻射天線之一,因而其環(huán)路面積必須最小化。此環(huán)路同時影響漏感的損耗有及初級篏位電路的損耗。通過縮小此環(huán)路造成的長度,可以減少反射到初級側(cè)的漏感值,此次級漏感是通過變壓器(以匝比平方的關(guān)系)反射回初級側(cè)的。
17、初級RCD篏位電路流的電流為快速瞬間電流,因而此環(huán)路的面積也要盡量少。為了降低此環(huán)路的速度,在篏位電容上串入一個20R~50R的電阻,以減緩電容的充放電速度。注意此電路的功率損耗,最好采用大于1W的金屬氧化膜電阻。
18、次級二極管的篏位RC電路,雖然di/dt比較小,但也盡量減少其環(huán)路面積,此環(huán)路對控制高頻的EMI很關(guān)鍵。
19、如果VCC供電繞組也要提供較大的電流,也應(yīng)盡可能降低其環(huán)路面積。
20、從變壓器的角度來看,連接其“熱點”的元件的直線寬度盡量縮小,較寬的直線有較大的走線電感,同時這些信號會通過容性耦合到大地上,從而造成更多的共模EMI噪音。
21、經(jīng)EMI輻射測試對比,62R的驅(qū)動電阻比51R的驅(qū)動電阻在30M~50MHZ有更低的輻射值。
22、在整機測試中,數(shù)據(jù)線,電源線,音頻線,面板控制線一定要布局好,如:a、這些線不能從晶振旁邊穿過或靠近它。b、這些線不能從CPU旁邊或正面下方穿過??傊€不能從干擾源(快速變化的信號)正面,下面旁邊經(jīng)過,否則經(jīng)過一系列的阻抗變換,放大,在線上就會使輻射值增大,造成怎么整改電源都沒有效果的結(jié)果。
第二篇:EMI傳導(dǎo)與輻射超標整改方案
傳導(dǎo)與輻射超標整改方案
開關(guān)電源電磁干擾的產(chǎn)生機理及其傳播途徑
功率開關(guān)器件的高額開關(guān)動作是導(dǎo)致開關(guān)電源產(chǎn)生電磁干擾(emi)的主要原因。開關(guān)頻率的提高一方面減小了電源的體積和重量,另一方面也導(dǎo)致了更為嚴重的emi問題。開關(guān)電源工作時,其內(nèi)部的電壓和電流波形都是在非常短的時間內(nèi)上升和下降的,因此,開關(guān)電源本身是一個噪聲發(fā)生源。開關(guān)電源產(chǎn)生的干擾,按噪聲干擾源種類來分,可分為尖峰干擾和諧波干擾兩種;若按耦合通路來分,可分為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩種。使電源產(chǎn)生的干擾不至于對電子系統(tǒng)和電網(wǎng)造成危害的根本辦法是削弱噪聲發(fā)生源,或者切斷電源噪聲和電子系統(tǒng)、電網(wǎng)之間的耦合途徑。現(xiàn)在按噪聲干擾源來分別說明:
1、二極管的反向恢復(fù)時間引起的干擾
交流輸入電壓經(jīng)功率二極管整流橋變?yōu)檎颐}動電壓,經(jīng)電容平滑后變?yōu)橹绷?,但電容電流的波形不是正弦波而是脈沖波。由電流波形可知,電流中含有高次諧波。大量電流諧波分量流入電網(wǎng),造成對電網(wǎng)的諧波污染。另外,由于電流是脈沖波,使電源輸入功率因數(shù)降低。
高頻整流回路中的整流二極管正向?qū)〞r有較大的正向電流流過,在其受反偏電壓而轉(zhuǎn)向截止時,由于pn結(jié)中有較多的載流子積累,因而在載流子消失之前的一段時間里,電流會反向流動,致使載流子消失的反向恢復(fù)電流急劇減少而發(fā)生很大的電流變化(di/dt)。
2、開關(guān)管工作時產(chǎn)生的諧波干擾
功率開關(guān)管在導(dǎo)通時流過較大的脈沖電流。例如正激型、推挽型和橋式變換器的輸入電流波形在 阻性負載時近似為矩形波,其中含有豐富的高次諧波分量。當(dāng)采用零電流、零電壓開關(guān)時,這種諧 波干擾將會很小。另外,功率開關(guān)管在截止期間,高頻變壓器繞組漏感引起的電流突變,也會產(chǎn)生 尖峰干擾。
3、交流輸入回路產(chǎn)生的干擾
無工頻變壓器的開關(guān)電源輸入端整流管在反向恢復(fù)期間會引起高頻衰減振蕩產(chǎn)生干擾。開關(guān)電源產(chǎn)生的尖峰干擾和諧波干擾能量,通過開關(guān)電源的輸入輸出線傳播出去而形成的干擾稱之為傳導(dǎo)干擾;而諧波和寄生振蕩的能量,通過輸入輸出線傳播時,都會在空間產(chǎn)生電場和磁場。這種通過電磁輻射產(chǎn)生的干擾稱為輻射干擾。
4、其他原因
元器件的寄生參數(shù),開關(guān)電源的原理圖設(shè)計不夠完美,印刷線路板(pcb)走線通常采用手工布 置,具有很大的隨意性,pcb的近場干擾大,并且印刷板上器件的安裝、放置,以及方位的不合理都會造成emi干擾。這增加了pcb分布參數(shù)的提取和近場干擾估計的難度。flyback 架構(gòu)noise 在頻譜上的反應(yīng)
0.15 mhz處產(chǎn)生的振蕩是開關(guān)頻率的3次諧波引起的干擾。0.2 mhz處產(chǎn)生的振蕩是開關(guān)頻率的4次諧波和mosfet 振蕩2(190.5khz)基波的迭加,引起的干擾;所以這部分較強。
0.25 mhz處產(chǎn)生的振蕩是開關(guān)頻率的5次諧波引起的干擾;0.35 mhz處產(chǎn)生的振蕩是開關(guān)頻率的7次諧波引起的干擾;0.39 mhz處產(chǎn)生的振蕩是開關(guān)頻率的8次諧波和mosfet 振蕩2(190.5khz)基波的迭加引起的干擾;1.31mhz處產(chǎn)生的振蕩是diode 振蕩1(1.31mhz)的基波引起的干擾;3.3 mhz處產(chǎn)生的振蕩是mosfet 振蕩1(3.3mhz)的基波引起的干擾;開關(guān)管、整流二極管的振蕩會產(chǎn)生較強的干擾
設(shè)計開關(guān)電源時防止emi的措施: 1.把噪音電路節(jié)點的pcb銅箔面積最大限度地減小;如開關(guān)管的漏極、集電極,初次級繞組的節(jié)點,等。
2.使輸入和輸出端遠離噪音元件,如變壓器線包,變壓器磁芯,開關(guān)管的散熱片,等等。3.使噪音元件(如未遮蔽的變壓器線包,未遮蔽的變壓器磁芯,和開關(guān)管,等等)遠離外殼邊緣,因為在正常操作下外殼邊緣很可能靠近外面的接地線。
4.如果變壓器沒有使用電場屏蔽,要保持屏蔽體和散熱片遠離變壓器。
5.盡量減小以下電流環(huán)的面積:次級(輸出)整流器,初級開關(guān)功率器件,柵極(基極)驅(qū)動線路,輔助整流器。
6.不要將門極(基極)的驅(qū)動返饋環(huán)路和初級開關(guān)電路或輔助整流電路混在一起。7.調(diào)整優(yōu)化阻尼電阻值,使它在開關(guān)的死區(qū)時間里不產(chǎn)生振鈴響聲。8.防止emi濾波電感飽和。
9.使拐彎節(jié)點和 次級電路的元件遠離初級電路的屏蔽體或者開關(guān)管的散熱片。10.保持初級電路的擺動的節(jié)點和元件本體遠離屏蔽或者散熱片。11.使高頻輸入的emi濾波器靠近輸入電纜或者連接器端。12.保持高頻輸出的emi濾波器靠近輸出電線端子。
13.使emi濾波器對面的pcb板的銅箔和元件本體之間保持一定距離。14.在輔助線圈的整流器的線路上放一些電阻。15.在磁棒線圈上并聯(lián)阻尼電阻。
16.在輸出rf濾波器兩端并聯(lián)阻尼電阻。17.在pcb設(shè)計時允許放1nf/ 500 v陶瓷電容器或者還可以是一串電阻,跨接在變壓器的初級的靜端和輔助繞組之間。
18.保持emi濾波器遠離功率變壓器;尤其是避免定位在繞包的端部。
19.在pcb面積足夠的情況下, 可在pcb上留下放屏蔽繞組用的腳位和放rc阻尼器的位置,rc阻尼器可跨接在屏蔽繞組兩端。
20.空間允許的話在開關(guān)功率場效應(yīng)管的漏極和門極之間放一個小徑向引線電容器(米勒電容,10皮法/ 1千伏電容)。
21.空間允許的話放一個小的rc阻尼器在直流輸出端。22.不要把ac插座與初級開關(guān)管的散熱片靠在一起。
開關(guān)電源emi的特點
作為工作于開關(guān)狀態(tài)的能量轉(zhuǎn)換裝置,開關(guān)電源的電壓、電流變化率很高,產(chǎn)生的干擾強度較大;干擾源主要集中在功率開關(guān)期間以及與之相連的散熱器和高平變壓器,相對于數(shù)字電路干擾源的位置較為清楚;開關(guān)頻率不高(從幾十千赫和數(shù)兆赫茲),主要的干擾形式是傳導(dǎo)干擾和近場干擾;而印刷線路板(pcb)走線通常采用手工布線,具有更大的隨意性,這增加了pcb分布參數(shù)的提取和近場干擾估計的難度。
1mhz以內(nèi)----以差模干擾為主,增大x電容就可解決
1mhz---5mhz---差模共?;旌?采用輸入端并一系列x電容來濾除差摸干擾并分析出是哪種干擾超標并解決;5m---以上以共摸干擾為主,采用抑制共摸的方法.對于外殼接地的,在地線上用一個磁環(huán)繞2圈會對10mhz以上干擾有較大的衰減(diudiu2006);對于25--30mhz不過可以采用加大對地y電容、在變壓器外面包銅皮、改變pcb layout、輸出線前面接一個雙線并繞的小磁環(huán),最少繞10圈、在輸出整流管兩端并rc濾波器.30---50mhz 普遍是mos管高速開通關(guān)斷引起,可以用增大mos驅(qū)動電阻,rcd緩沖電路采用1n4007慢管,vcc供電電壓用1n4007慢管來解決.100---200mhz 普遍是輸出整流管反向恢復(fù)電流引起,可以在整流管上串磁珠
100mhz-200mhz之間大部分出于pfc mosfet及pfc 二極管,現(xiàn)在mosfet及pfc二極管串磁珠有效果,水平方向基本可以解決問題,但垂直方向就很無奈了
開關(guān)電源的輻射一般只會影響到100m 以下的頻段.也可以在mos,二極管上加相應(yīng)吸收回路,但效率會有所降低。1mhz 以內(nèi)----以差模干擾為主 1.增大x 電容量;
2.添加差模電感;3.小功率電源可采用pi 型濾波器處理(建議靠近變壓器的電解電容可選用較大些)。
1mhz---5mhz---差模共?;旌?,采用輸入端并聯(lián)一系列x 電容來濾除差摸干擾并分析出是哪種干擾超標并以解決,1.對于差模干擾超標可調(diào)整x 電容量,添加差模電感器,調(diào)差模電感量;2.對于共模干擾超標可添加共模電感,選用合理的電感量來抑制;
3.也可改變整流二極管特性來處理一對快速二極管如fr107 一對普通整流二極管1n4007。5m---以上以共摸干擾為主,采用抑制共摸的方法。
對于外殼接地的,在地線上用一個磁環(huán)串繞2-3 圈會對10mhz 以上干擾有較大的衰減作用;可選擇緊貼變壓器的鐵芯粘銅箔, 銅箔閉環(huán).處理后端輸出整流管的吸收電路和初級大電路并聯(lián)電容的大小。
對于20--30mhz,1.對于一類產(chǎn)品可以采用調(diào)整對地y2 電容量或改變y2 電容位置; 2.調(diào)整一二次側(cè)間的y1 電容位置及參數(shù)值;
3.在變壓器外面包銅箔;變壓器最里層加屏蔽層;調(diào)整變壓器的各繞組的排布。4.改變pcb layout;
5.輸出線前面接一個雙線并繞的小共模電感;
6.在輸出整流管兩端并聯(lián)rc 濾波器且調(diào)整合理的參數(shù); 7.在變壓器與mosfet 之間加bead core; 8.在變壓器的輸入電壓腳加一個小電容。9.可以用增大mos 驅(qū)動電阻.30---50mhz 普遍是mos 管高速開通關(guān)斷引起,1.可以用增大mos 驅(qū)動電阻;
2.rcd 緩沖電路采用1n4007 慢管; 3.vcc 供電電壓用1n4007 慢管來解決;
4.或者輸出線前端串接一個雙線并繞的小共模電感; 5.在mosfet 的d-s 腳并聯(lián)一個小吸收電路; 6.在變壓器與mosfet 之間加bead core; 7.在變壓器的輸入電壓腳加一個小電容;
8.pcb 心layout 時大電解電容,變壓器,mos 構(gòu)成的電路環(huán)盡可能的小; 9.變壓器,輸出二極管,輸出平波電解電容構(gòu)成的電路環(huán)盡可能的小。50---100mhz 普遍是輸出整流管反向恢復(fù)電流引起,1.可以在整流管上串磁珠;
2.調(diào)整輸出整流管的吸收電路參數(shù);
3.可改變一二次側(cè)跨接y電容支路的阻抗,如pin腳處加bead core或串接適當(dāng)?shù)碾娮瑁? 4.也可改變mosfet,輸出整流二極管的本體向空間的輻射(如鐵夾卡mosfet;鐵夾卡diode,改變散熱器的接地點)。5.增加屏蔽銅箔抑制向空間輻射.200mhz 以上 開關(guān)電源已基本輻射量很小,一般可過emi 標準。
傳 導(dǎo) 方 面 emi 對 策 傳導(dǎo)冷機時在0.15-1mhz超標,熱機時就有7db余量。主要原因是初級bulk電容df值過大造成的,冷機時esr比較大,熱機時esr比較小,開關(guān)電流在esr上形成開關(guān)電壓,它會壓在一個電流ln線間流動,這就是差模干擾。解決辦法是用esr低的電解電容或者在兩個電解電容之間加一個差模電感。.........輻 射 方 面 emi 對 策
輻射在30~300mhz頻段內(nèi)出現(xiàn)寬帶噪聲超標
通過在電源線上增加去耦磁環(huán)(可開合)進行驗證,如果有改善則說明和電源線有關(guān)系,采用以下整改方法:如果設(shè)備有一體化濾波器,檢查濾波器的接地是否良好,接地線是否盡可能短;
金屬外殼的濾波器的接地最好直接通過其外殼和地之間的大面積搭接。檢查濾波器的輸入、輸出線是否互相靠近。適當(dāng)調(diào)整x/y電容的容值、差模電感及共模扼流圈的感量;調(diào)整y電容時要注意安全問題;改變參數(shù)可能會改善某一段的輻射,但是卻會導(dǎo)致另外頻度變差,所以需要不斷的試,才能找到最好的組合。適當(dāng)增大觸發(fā)極上的電阻值不失為一個好辦法;也可在開關(guān)管晶體管的集電極(或者是mos管的漏極)或者是次級輸出整流管對地接一個小電容也可以有效減小共模開關(guān)噪聲。開關(guān)電源板在pcb布線時一定要控制好各回路的回流面積,可以大大減小差模輻射。在pcb電源走線中增加104/103電容為電源去耦;在多層板布線時要求電源平面和地平面緊鄰;在電源線上套磁環(huán)進行比對驗證,以后可以通過在單板上增加共模電感來實現(xiàn),或者在電纜上注塑磁環(huán)。輸入ac線的l線的長度盡量短;
屏蔽設(shè)備內(nèi)部,孔縫附近是否有干擾源;結(jié)構(gòu)件搭接處是否噴有絕緣漆,采用砂布將絕緣漆擦掉,作比較試驗。檢查接地螺釘是否噴有絕緣漆,是否接地良好。