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電源模塊應(yīng)用:EMC的設(shè)計(jì)優(yōu)化

發(fā)布時間:2020-04-07 來源:ZLG致遠(yuǎn)電子 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】在電源模塊應(yīng)用中,EMC設(shè)計(jì)往往是重中之重,因?yàn)殛P(guān)乎整個用戶產(chǎn)品的EMC性能。那么如何提升EMC性能呢?本文從電源模塊的設(shè)計(jì)與應(yīng)用角度為您解讀。
 
EMC測試又叫做電磁兼容,描述的是產(chǎn)品兩個方面的性能,即電磁發(fā)射/干擾EME和電磁抗擾EMS。EME中包含傳導(dǎo)和輻射,而EMS中又包含靜電、脈沖群、浪涌等。為提升用戶系統(tǒng)穩(wěn)定性,接下來我們將為大家講述如何靈活應(yīng)用以上方法優(yōu)化電源EMC,本文將從電源的設(shè)計(jì)與應(yīng)用等角度介紹4種常用解決方案:
 
電源模塊應(yīng)用:EMC的設(shè)計(jì)優(yōu)化
 
浪涌防護(hù)電路
 
電源模塊在實(shí)際應(yīng)用中,工程師們經(jīng)常使用浪涌防護(hù)電路來確保EMC性能,保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。浪涌電壓的來源有多種,比如:雷擊、短路故障、設(shè)備頻繁開機(jī)等,話不多說,直接來看浪涌防護(hù)電路該如何設(shè)計(jì)。
 
如圖1所示,為提高輸入級的浪涌防護(hù)能力,在外圍增加了壓敏電阻和TVS管。但圖中的電路(a)、(b)原目的是想實(shí)現(xiàn)兩級防護(hù),但可能適得其反。如果(a)中MOV2的壓敏電壓和通流能力比MOV1低,在強(qiáng)干擾場合,MOV2可能無法承受浪涌沖擊而提前損壞,導(dǎo)致整個系統(tǒng)癱瘓。同樣的,電路(b),由于TVS響應(yīng)速度比MOV快,往往是MOV未起作用,而TVS過早損壞。所以正確的接法一般是如圖(c)、(d)所示,在兩個MOV或是MOV和TVS之間接一個電感,將防護(hù)器件分隔成兩級。
 
電源模塊應(yīng)用:EMC的設(shè)計(jì)優(yōu)化
兩級浪涌防護(hù)
 
另外,也可以在MOV和TVS之間加一個電阻,可以防止TVS先導(dǎo)通到損壞;在選取R的時候要考慮R的功耗,以免R先損壞;同時可以并聯(lián)電容,吸收能量,提高抗浪涌能力,如下圖。
 
電源模塊應(yīng)用:EMC的設(shè)計(jì)優(yōu)化
 
注意:MOV和TVS的選型很關(guān)鍵,選擇適當(dāng)?shù)淖畲笤试S電壓和最大通流量很重要,這個就要參照電源模塊的輸入電壓以及浪涌試驗(yàn)等級,如果電壓選擇小了后端供電不正常,選擇大了起不到保護(hù)作用,通流量選小了器件容易損壞。
 
電源模塊的PCB設(shè)計(jì)
 
因?yàn)槟K電源產(chǎn)品有模塊電源的PCB設(shè)計(jì)規(guī)范要求,它要考慮散熱設(shè)計(jì)、EMC設(shè)計(jì)、干擾設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)等等,涉及的內(nèi)容非常多,所以PCB設(shè)計(jì)在模塊電源產(chǎn)品開發(fā)過程中是作為最重要的環(huán)節(jié)之一來對待的,如下圖所示:
 
電源模塊應(yīng)用:EMC的設(shè)計(jì)優(yōu)化
 
電源模塊的內(nèi)部電路設(shè)計(jì) 
 
電源模塊都不是線性電源類型,都是開關(guān)電源,在開關(guān)管開通、關(guān)斷時,電壓和電流都會被斬波,造成較大瞬態(tài)變化(di/dt、dv/dt),所以開關(guān)電源是較大的EMC干擾源。隔離電源模塊常用的電路拓?fù)洌焊綦x正激和隔離反激。通過產(chǎn)品內(nèi)部電路設(shè)計(jì)+PCB設(shè)計(jì),使得產(chǎn)品的EMC性能達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)。
 
電源模塊應(yīng)用:EMC的設(shè)計(jì)優(yōu)化
 
電源模塊傳導(dǎo)騷擾設(shè)計(jì)
 
設(shè)計(jì)電源模塊傳導(dǎo)騷擾電路,首先需要分析電源模塊的傳導(dǎo)騷擾情況,并找到對應(yīng)解決方案。下面列舉一些情況通過示波器進(jìn)行分析:
 
1、低頻:150KHz-1MHz頻率,尤其是開關(guān)頻率點(diǎn)——差模騷擾
解決方案:差模濾波
 
2、中頻:1MHz-10MHz頻率——差模和共模騷擾
解決方案:適當(dāng)稍加點(diǎn)共模濾波
 
3、高頻:10MHz-30MHz頻率——共模騷擾
解決方案:共模濾波
 
所以,為了解決電源模塊傳導(dǎo)騷擾問題,應(yīng)在模塊傳輸路徑上添加差模濾波和共模濾波電路,如下圖所示:
 
電源模塊應(yīng)用:EMC的設(shè)計(jì)優(yōu)化
 
經(jīng)驗(yàn)分享:若經(jīng)示波器測試某電源模塊頻率范圍為30MHz-1000MHz,從傳導(dǎo)騷擾波形預(yù)測輻射騷擾好壞,高頻段呈直線性上升無下跌趨勢的,產(chǎn)品的輻射騷擾一般都會很差。
 
總結(jié)
 
EMC試驗(yàn)通常實(shí)踐性很強(qiáng),但如果我們掌握一些基本原理,在設(shè)計(jì)EMC前級電路時,將更有方向進(jìn)行試驗(yàn),從而縮短項(xiàng)目開發(fā)的時間。
 
完善的浪涌防護(hù)電路搭配性能穩(wěn)定的電源模塊將會最大程度的保證系統(tǒng)供電的穩(wěn)定可靠。ZLG致遠(yuǎn)電子自主研發(fā)、生產(chǎn)的隔離電源模塊,具有寬輸入電壓范圍,隔離1000VDC、1500VDC、3000VDC及6000VDC等多個系列,封裝形式多樣,兼容國際標(biāo)準(zhǔn)的SIP、DIP等封裝。全系列隔離DC-DC電源通過完整的EMC測試,靜電抗擾度高達(dá)4KV、浪涌抗擾度高達(dá)2KV,為用戶提供穩(wěn)定、可靠的電源隔離解決方案。
 
 
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