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工程師實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)(二):PSR開關(guān)電源設(shè)計(jì)之EMC設(shè)計(jì)技巧

發(fā)布時(shí)間:2013-12-20 責(zé)任編輯:eliane

【導(dǎo)讀】本文是作者多年從事PSR原邊反饋開關(guān)電源設(shè)計(jì)總結(jié)出的經(jīng)驗(yàn),上一章介紹了PSR原邊反饋開關(guān)電源設(shè)計(jì)中變壓器的“獨(dú)特”設(shè)計(jì)方法,本章將繼續(xù)為大家分享PSR原邊反饋開關(guān)電源中的EMC設(shè)計(jì)技巧,希望能給大家的實(shí)際設(shè)計(jì)帶來幫助。

先上電路圖:

工程師實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)(二):PSR開關(guān)電源設(shè)計(jì)之EMC設(shè)計(jì)技巧

先談?wù)凱CBLAYOUT注意點(diǎn):

大家都知道,EMC對(duì)地線走線畢竟有講究,針對(duì)PSR的初級(jí)地線,可以分為4個(gè)地線,如圖中所標(biāo)示的三角地符號(hào)。這4個(gè)地線需采用“一點(diǎn)接地”的布局。
1.C8的地線為電源輸入地。
2.R5的地為功率地。
3.C2的地為小信號(hào)地。
4.變壓器PIN3的地為屏蔽地。

這4個(gè)地的交接點(diǎn)為C8的負(fù)端,即:輸入電壓經(jīng)整流橋后過C1到C8地,R5和變壓器PIN3的地分別采用單獨(dú)連線直接引致C8負(fù)端相連,連線盡量短;R5地線因考慮到壓降和干擾應(yīng)盡量寬些。

C5,R10,U1PIN7和PIN8地線匯集致C2負(fù)端再連接于C8負(fù)端。
若為雙面板,以上4條地線盡量不要采用過孔連接,不得以可以采用多個(gè)過孔陣列以減小過孔壓降。
以上地線布局恰當(dāng),產(chǎn)品的共模干擾會(huì)很小。
因PSR線路負(fù)載時(shí)工作在PFM狀態(tài)下的DCM模式,DI/DT的增大和頻率的提升,所以較難處理的是傳導(dǎo)150K~5M差模干擾。
就依圖從左到右針對(duì)有影響EMC的元件進(jìn)行逐個(gè)分析。
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1.保險(xiǎn)絲

將保險(xiǎn)絲換用保險(xiǎn)電阻理論上來講對(duì)產(chǎn)品效率是有負(fù)面影響的,但實(shí)際表現(xiàn)并不明顯,
所以保險(xiǎn)絲可以采用10/1W的保險(xiǎn)電阻來降低150K附近的差模干擾,對(duì)通過5級(jí)能耗并無太大影響,且成本也有所降低。

2.C1,L2,C8

PSR工作在DCM模式,相對(duì)而言其輸入峰值電流會(huì)大很多,所以輸入濾波很重要。
峰值電流的增大會(huì)導(dǎo)致低壓輸入時(shí)母線電壓較低,且C8的溫升也會(huì)增加;
為了提高母線電壓和降低C8的溫升,需提高C1的容量和使用LOWESR的C1和C8。
因?yàn)樘岣逤1的容量后,C1和C8的工作電壓會(huì)上升,在輸出功率不變的情況下,輸入的峰值電流就會(huì)降低。
因L2的作用,實(shí)際表現(xiàn)為增加C1的容量比增加C8的容量抑制EMC會(huì)更有效。
一般取C1為6.8uF,C8為4.7uF效果較好,若受空間限制,采用8.2u與3.3u也比采用2個(gè)2.7u的EMC抑制效果好。
L2一般從成本考慮采用色環(huán)電感,因色環(huán)電感的功率有限,電感量太大會(huì)嚴(yán)重影響效率,一般取330u~2mH,
2mH是效率影響開始變得明顯,330u對(duì)差模干擾的作用不夠分量,為了使效率影響最低且對(duì)差模干擾抑制較佳,建議采用1mH。
因?yàn)?ldquo;一點(diǎn)接地”的布局匯集點(diǎn)在C8的負(fù)端,在C8負(fù)端輸入電流的方向是經(jīng)過C1和BD1流回輸入端,根據(jù)傳導(dǎo)測(cè)試的原理,這樣產(chǎn)生消極影響,所以需在C1與C8的地線上作處理,有空間的可以再中間增加磁珠跳線,空間受限可以采用PCBlayout曲線來實(shí)現(xiàn),雖然效果會(huì)弱些,但相比直線連接會(huì)改善不少。

3.R6,D2,R2,C4

RCD吸收對(duì)EMC的影響大家都應(yīng)該已經(jīng)了解,這里主要說下R6與D2對(duì)EMC的影響。
R6的加入和D2采用恢復(fù)時(shí)間較慢的1N4007對(duì)空間輻射有一定的負(fù)作用,但對(duì)傳導(dǎo)有益。
所以在整改EMC時(shí)此處的修改對(duì)空間輻射與傳導(dǎo)的取舍還得引起注意。

4.R5

R5既為電流檢測(cè)點(diǎn)也是限功率設(shè)置點(diǎn)。
所以R5的取值會(huì)影響峰值電流也會(huì)影響OPP保護(hù)點(diǎn)。
建議在OPP滿足的情況下盡量取大些。
一般不低于2R,建議取2.2R。
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5.R4,R10,D3,R3,C2

在前部分有提到VCC電壓的升高對(duì)EMC有惡性影響。因IC內(nèi)部的檢測(cè)有采用積分電路,所以當(dāng)VCC電壓設(shè)置過高,就需要更長的積分時(shí)間,在周期不變的情況下,TON的時(shí)間就會(huì)增加,輸出功率不變的情況下MOS的峰值電流就會(huì)增加,在RCD和D4的吸收R7,C11上的峰值都會(huì)增加,且D3,R3,C2也對(duì)VCC有下拉和吸收作用,會(huì)使輸出電壓的過沖加劇,同時(shí)影響延時(shí)檢測(cè)的開啟時(shí)間。這一系列的變化對(duì)EMC的影響是不可忽視的。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn),結(jié)合變壓器漏感考慮,VCC電壓在滿載事最大值不宜超過19V,所以為使空載時(shí)VCC不至于太低導(dǎo)致蕩機(jī),建議VCC電壓設(shè)計(jì)在15V,變壓器漏感最大不宜超過15%.

6.C5

C5是IC內(nèi)部延時(shí)檢測(cè)補(bǔ)償設(shè)置端。C5的取值大了會(huì)導(dǎo)致電壓檢測(cè)的周期加長,小了會(huì)導(dǎo)致電壓檢測(cè)的周期變短。檢測(cè)周期的變化會(huì)影響電壓的采樣率,也就會(huì)影響整個(gè)產(chǎn)品各處的電流紋波,對(duì)EMC也會(huì)造成一定影響,一般選取0.01~0.1uF。

7.C3,C7

前面提到C3和C7的容量取值對(duì)輸出電壓過沖的抑制作用和維持產(chǎn)品的穩(wěn)定性。但C3,C7的容量也不是越大越好,它會(huì)對(duì)EMC起消極作用。C3,C7容量的加大同樣會(huì)導(dǎo)致第5點(diǎn)講到的峰值電流加大,所以不能盲目選擇。

對(duì)PSR原邊反饋控制開關(guān)電源的設(shè)計(jì)和調(diào)試經(jīng)驗(yàn)講解到此就告一段落了,希望能給大家的實(shí)際設(shè)計(jì)帶來幫助。

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