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科普知識(shí)
數(shù)據(jù)分類:
單路平板開關(guān)電源

電子產(chǎn)品:開關(guān)電源系統(tǒng)EMI-30MHZ黑帶案例分析

發(fā)布日期:2022-04-18 點(diǎn)擊率:145

對(duì)于開關(guān)電源系統(tǒng)30MHZ左右EMI問題是眾多方案設(shè)計(jì)者的魔咒,對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用者來說:稱之為黑帶頻段。EMI-傳導(dǎo)問題XDJM反饋說,根據(jù)您的EMI濾波器設(shè)計(jì)法則確實(shí)解決了我們的EMI-傳導(dǎo)問題。但是經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)30MHZ-50MHZ 特別是30MHZ的EMI-輻射問題難以擺脫。我用具體的案例來深度解析一下中功率系統(tǒng)的雙反激電源的30MHZ左右的EMI-輻射問題。

如上圖測(cè)試數(shù)據(jù);這個(gè)方案的設(shè)計(jì)者差不多將FLY的MOS驅(qū)動(dòng)電阻及MOS-DS間增加電容及系統(tǒng)的Y電容進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間的整改設(shè)計(jì);實(shí)驗(yàn)結(jié)果在35MHZ的包絡(luò)仍然超標(biāo)。在請(qǐng)求我的指導(dǎo)時(shí)候,電路板他們已經(jīng)PCB進(jìn)行了2-3輪的改版;我拿到設(shè)計(jì)資料在EMI實(shí)驗(yàn)室給他們進(jìn)行了理論的噪聲源分析同時(shí)結(jié)合他們的實(shí)際產(chǎn)品結(jié)構(gòu)一次整改就通過測(cè)試。(客戶評(píng)價(jià):你太神奇了)如下測(cè)試數(shù)據(jù):

根據(jù)我多年的開關(guān)電源設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和對(duì)EMI的設(shè)計(jì)分析,如果30MHZ左右對(duì)大多數(shù)的設(shè)計(jì)來說有很高幾率出現(xiàn)那這個(gè)30MHZ的頻率一定是由器件寄生參數(shù)及回路的諧振而產(chǎn)生,如果是諧波分量的F=1/(ЛTr)的機(jī)制出現(xiàn)幾率就會(huì)不被關(guān)注了。

注意:

30MHZ以后隨著頻率的升高差模成分呈遞減趨勢(shì);共模成分呈遞增趨勢(shì)。

以下是我對(duì)有PFC電路的30MHZ-100MHZ EMI-輻射的Issue研究:

對(duì)于無(wú)PFC電路設(shè)計(jì)的雙反激的30MHZ的EMI-輻射案例分析Data如下:

A.系統(tǒng)的EMI濾波電路

B.FLY-1電路-12V/4A

C.FLY-2電路-40V/60V/1A

從電路的基本架構(gòu)和參數(shù)的設(shè)計(jì)對(duì)可能的EMI問題都有預(yù)留設(shè)計(jì);但實(shí)際的整改設(shè)計(jì)時(shí)都有充分的對(duì)比測(cè)試結(jié)果;

因此我先來分析計(jì)算上面的基本電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行= 30MHZ的諧振參數(shù)理論計(jì)算&同時(shí)注意目前開關(guān)MOS的寄生電容參數(shù),通過我下面的計(jì)算數(shù)據(jù)我們就能得到答案。

30MHZ的諧振參數(shù)分析1

30MHZ的諧振參數(shù)分析2

FLY-1的實(shí)際變壓器參數(shù)數(shù)據(jù)測(cè)試:

實(shí)測(cè)變壓器的漏感=3uH 左右。

FLY-2的實(shí)際變壓器參數(shù)數(shù)據(jù)測(cè)試:

實(shí)測(cè)變壓器的漏感=5uH 左右。

FLY-1&FLY-2的方案設(shè)計(jì)使用同樣型號(hào)的MOS-TK6A60D;MOS-DS。

其特性的參數(shù)值參考其規(guī)格書中的曲線圖如下:

開關(guān)MOS關(guān)斷時(shí);其VDS的電壓設(shè)計(jì)值在520V左右;其Coss也就幾個(gè)PF左右。

30MHZ-40MHZ的諧振參數(shù)分析3

30MHZ-40MHZ的諧振參數(shù)分析4

30MHZ-40MHZ的諧振參數(shù)分析5

…請(qǐng)運(yùn)用上面的參數(shù)進(jìn)行遞推 同時(shí)查看使用的開關(guān)MOS的電容參數(shù)曲線圖。

通過上面的諧振參數(shù)的分析:

對(duì)一定功率等級(jí)的變壓器電感設(shè)計(jì);

30MHZ相當(dāng)于3-5uH的漏感 與 6-10PF的開關(guān)管的結(jié)電容的諧振。

PCB電源MOS管主環(huán)路的設(shè)計(jì);

30MHZ-40MHZ相當(dāng)于20-30nH的走線電感與開關(guān)管VDS的輸出電容500PF-900PF的諧振。

D.PCB電源板布局及走線設(shè)計(jì)如下圖:

由此可以得出:開關(guān)電源為什么/EMI-30MHZ前后超標(biāo)幾率高的問題。目前我們使用的開關(guān)MOS的寄生參數(shù)(器件選擇)。開關(guān)管采樣回路PCB走線的長(zhǎng)度(1mm布線1mm走線近似1nH)都不知不覺的落到我們的諧振頻率30MHZ-40MHZ左右,并且是包絡(luò)性超標(biāo);因此我們能從理論上分析清楚EMI-黑帶的產(chǎn)生機(jī)理對(duì)于EMI的問題就變的簡(jiǎn)單,從而能大幅度的降低設(shè)計(jì)成本,因此請(qǐng)大家關(guān)注,30MHZ是單點(diǎn)的超標(biāo)是時(shí)鐘的可能性就比較大。

任何的EMC問題及疑難雜癥;先分析再設(shè)計(jì)才是高性價(jià)比的設(shè)計(jì)。

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