開關電源中電磁干擾的抑制方法(3)

2011年10月28日 10:39 來源:本站整理 作者:秩名 我要評論(0)

      2.3輻射騷擾的抑制

  輻射騷擾足指由任何部件、天線、電纜或連接線輻射的電磁干擾。

  通常在電路元件布局上,應盡量使輸入交流和輸出直流插座(包括引線)分開并遠離。采用一端輸入另一端輸出是.種合理的布局。但考慮電源內部散熱通風,該電源采用圖2的散熱結構。不可回避的問題是輸入輸出線纜之間可能發生空間耦合,當有高頻傳導電流通過時就會產生強烈的輻射。

  首先,從電磁騷擾源產生的機理入手,查找輻射騷擾源的所在,從根本上降低其產生輻射騷擾噪聲的電平。在輸出電壓比較低的情況下,輸出整流器和平滑電路的干擾可能比較嚴重,通過減小環路面積可以抑制di/dt環路產生的磁場輻射。整流及續流二極管工作在高頻開關狀態,也是個高頻騷擾源。二極管的引線寄生電感、結電容的存在以及反向恢復電流的影響,使之工作在很高的電壓及電流變化率下,且產生高頻振蕩,二極管反向恢復的時間也越長,則尖峰電流的影響也越大。

  鐵氧體磁環和磁珠使用方便,價格便宜,抑制電磁干擾效果明顯。鐵氧體電感的等效電路為由電感L和電阻R組成的串聯電路,L和R都是頻率的函數。電阻值隨著頻率增加而增加,這樣就構成了一個低通濾波器。低頻時R很小,L起豐要作用,電磁干擾被反射而受到抑制;高頻時R增大,電磁干擾被吸收并轉換成熱能,使高頻干擾大大衰減。不同的鐵氧體抑制元件,有不同的最佳抑制頻率范圍。通常磁導率越高,抑制的頻率就越低。此外,鐵氧體的體積越大,抑制效果越好。在體積一定時,長而細的形狀比短而粗的抑制效果好,內徑越小抑制效果也越好。鐵氧體抑制元件應當安裝在靠近干擾源的地方。對于輸入、輸出電路,則應盡量靠近屏蔽殼的進、出口處。

  整流二極管使用肖特基二極管,其陽極套鐵氧體磁珠(φ3.5×φ1.3×3.5),直流輸出線纜用鐵氧體磁環繞(φ13.5×φ7.5×7)2.5圈且靠近出口處。整改后輻射干擾最大處下降了約lOdB,但40MHz和100 MHz處余量較小,準峰值測試僅有5dB裕量。考慮到認證過程繁瑣,周期長,而且各個認證檢測服務中心之間允許有2~3dB的誤差,產品的預測應在6dB以上的裕量為合適,如圖8所示。

 

 

  鐵氧體磁珠、鐵氧體磁環的使用對騷擾源噪聲的抑制有了較大改善,如仍還不能滿足要求,只好采用屏蔽措施,在輸入輸出之間用2mm厚的鋁板隔離,以切斷通過空間耦合形成的電磁噪聲傳播途徑。結果輻射騷擾噪聲裕量達到了12dB以上,抑制噪聲效果相當明顯。通過以上措施大3m法電波暗室與IOm法電波暗室測試規定限值的轉換:由于標準GB9254認定ITE(信息技術設備)在10m測量距離處得到輻射騷擾限值,而較多的EMC檢測服務中心是在3m電波暗室內測試,因為場強大小與距離成反比,所以在3m法中測得的噪聲電平比在10m法時的噪聲電平值要下降10 dB。

  圖4、圖8、圖9是由3m法電波暗室測得,其輻射騷擾限值為30~230MHz準峰值限值40dB,230~1000MHz準峰值限值47dB。圖10是由10m法電波暗室測得,圖9與圖lO比較,輻射噪聲波形相差不多。僅在兒個頻率點的噪聲電平略有增加。

 

  3 結語

  經過以上的整改后,再次測試l80W電源的電磁兼容完全達到了設計要求。在電源設計初期解決EMI問題,結構尚未定型,可選用的方法多,有利于降低成本。

  除以上所述的抑制措施外,還有其它一些方案,但設計方案都要兼顧電源成本。

  與EMI相關的因素多且復雜,僅做到上述的幾點是遠遠不夠的,還有接地技術、PCB布局走線等都是很重要的。電磁兼容的設計任重而道遠,我們要不斷進行研究,以使我國的電子產品電磁兼容水平與國際同步。

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