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有圖有真相!巧用EMC技巧設(shè)計(jì)PSR電源 !

發(fā)布時(shí)間:2013-12-25 責(zé)任編輯:mikeliu

【導(dǎo)讀】身為工程師,是否平時(shí)都很煩EMC呢?因?yàn)镋MC總是很多不行,這也不對(duì),那也不好,總是挑事。但是呢,EMC還是很可愛(ài)的啦,通過(guò)EMC技巧來(lái)設(shè)計(jì)PSR電源,輕松又愉快!

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,如下圖中所標(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。

有圖有真相!巧用EMC技巧設(shè)計(jì)PSR電源 !

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(guò)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(guò)孔連接,不得以可以采用多個(gè)過(guò)孔陣列以減小過(guò)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。

1.保險(xiǎn)絲

將保險(xiǎn)絲換用保險(xiǎn)電阻理論上來(lái)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(lái)降低150K附近的差模干擾,對(duì)通過(guò)5級(jí)能耗并無(wú)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(guò)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(lái)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。
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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(shuō)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。

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(guò)高,就需要更長(zhǎng)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(guò)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(guò)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(guò)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(zhǎng),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(guò)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。

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)講解到此結(jié)束,大家一定都有所收獲,好技巧會(huì)讓我們更好的解決問(wèn)題。

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