EMC在電子產品/設備已經成為可靠性的重要組成部分;將越來越被重視,特別對于我們的工業&消費類產品要求滿足其相應的認證和出口要求,對應的國家政策也在不斷完善;同時國際貿易的深化發展;EMC技術成為電子產品/設備必過的硬性指標,隨著電子產品/設備的供電系統都開始大量運用高頻開關電源并且也越來越高端化;因此對電源環境的要求就越來越高;EMC將是越來越重要。
電子產品/設備我們經常碰到的EMI的問題;我的講座及我的公眾號都有剖析EMI設計的方案和總結,看過我的文章和聽過我的課的電子設計師們;給我的反饋結果是受益很深;我的分析和設計類演講和文章讓非常多的人受益。
《開關電源:EMC的分析與設計》&《開關電源系統電磁兼容進級設計與優化》我在課程中說到,如果對電子電路了解,懂得開關電源的基本原理;我的這個課程能保證電子設計師們都能解決90%的EMC問題了,課程我講實戰方法,理論在我的公眾號分析。
1>電子產品&設備的EMI-傳導CLASSA&B 標準要求。(工業及消費類)
我們通過如下的框圖結構知道,如果開關電源系統如果不插入EMI濾波器;其很難通過上述的CLASS A/B的標準限值要求。
電子產品&設備:對于使用開關電源的系統:EMC的分析和設計中EMI-傳導高效設計我的設計理論是150KHZ-10MHZ我們快速使用EMI輸入濾波器來搞定。
上面的EMI-傳導示意圖設計到的信息其實是比較多的;其實對于有經驗的EMI設計者來說,我們處理EMI問題的方法其實方法很多;也就是說如果EMI的問題在設計上就進行考慮的話;我能幫助設計師們可以節省很多的成本及時間!如果了解開關電源原理和EMC的基礎理論知識再處理EMI的問題就容易了。
對上面的EMI測試數據進行分析:
開關電源EMI各個頻段對應的產品信息分析:
A.產品為早期的開關電源系統方案控制IC基本沒有使用頻率抖動技術;
B.開關電源有輸入EMI濾波器的設計,圖示其測試頻率的ΔF為其開關工作頻率;
C.產品的EMI測試曲線其準峰值有超標頻段;也因此開關電源的輸入EMI濾波器的參數需要調整。
我通過EMI測試Data的技巧分析:
1. F1頻段越靠近150KHZ頻段調整X電容越有效果 ;
2. F2頻段范圍優化EMI濾波器的共模電感設計搞定;
3. F3頻段范圍 EMI濾波器Y電容,初次級的Y電容的設計是關鍵。
對于開關電源系統即使我們通過了EMI的測試,我們仍然可以分析產品的設計信息;更優化我們的系統成本如下圖:
電子產品&設備開關電源系統供電EMI各個頻段對應的頻段測試Data技巧分析:
A.F1頻段與越靠近150KHZ的頻段調整X電容效果越明顯,過大的X電容會導致F3頻段上升的狀況;
B.F2頻段EMI輸入濾波器的共模電感的設計按推薦參數輕松搞定并會有充足的裕量設計《開關電源:EMC的分析與設計》;
C.F3頻段調整Y電容效果明顯;注意調整不適合的Y電容(位置放置)&電容值會導致F1頻段上升;
D.如果EMI輸入濾波器采用2級共模電感結構,后級共模電感感量過大會導致F3頻段上升。
2>電子產品&設備的EMI-輻射 標準要求。(工業及消費類)
我們通過如下的框圖結構知道,輻射干擾系統分布參數影響的電磁場環路;如果對系統的布局布線及分布參數以及騷擾信號(源)的路徑不了解;基本較難通過輻射的標準限值要求。
A.電子產品&設備:我來通過我們的測試的Data來進行技巧分析 。
如果測試Data為等簇的尖峰頻譜 基本是時鐘或通訊數據的噪聲頻譜:
其特點是頻率高,脈寬窄;那其上升沿和下降沿進行變換時就基本等同于其脈沖寬度了。假如計算每一支等距噪聲差為14MHz,此表示出有一個14MHz的Clock信號所造成,或者是經過除頻后有14MHz的信號產生。
我的實踐與理論數據:
時鐘的頻譜皆可以看到如上之一支支等距的噪聲,這一支支等距的噪聲亦即為噪聲的諧波。
其處理方法 按分析處理高速數字電路,對時鐘電路&RAM/CPU/MCU進行處理的思路來搞定它。
B.電子產品&設備:對于使用開關電源的系統:如果噪聲頻譜為包絡性數據且測試的輻射Data在30MHZ-200MHZ的范圍 基本是電子產品的開關電源供電系統的噪聲來源。
其特點是工作頻率從幾十KHZ到幾百KHZ,脈寬要保證一定的寬度;那其上升沿和下降沿進行變換時就要關注其諧波頻率范圍了。其特點是測試Data為包絡性數據;如下:
電子產品及設備開關電源系統EMI各個頻段對應的頻段測試數據技巧分析:
A.F1頻段30MHZ-50MHZ如果系統使用FLY架構;有的系統還有PFC設計。
1.變壓器的漏感和開關MOS的寄生電容諧振產生;
2.開關mos的采樣走線電感與開關管VDS的輸出電容的諧振。
有PFC電路設計跟此分析類同。
B.F2頻段50MHZ-200MHZ基本為開關變壓器輻射和電源輸出整流二極管的反向恢復特性影響。
C.F3頻段200MHZ-1GHZ;基本為高速數字電路,時鐘電路&RAM/CPU/MCU工作時共模路徑影響。
電子產品&設備:對于使用開關電源的系統:如果噪聲頻譜為包絡性數據且測試的輻射Data如下:
電子產品及設備開關電源系統EMI各個頻段對應的頻段Data技巧分析:
A.30MHZ相當于3-5uH的漏感 與 6-10PF的開關管的結電容的諧振;
B.30MHZ-50MHZ關鍵PCB環路設計:相當于20-30nH的走線電感與開關管VDS的輸出電容500PF-900PF的諧振;
C.PCB環路的設計;30MHZ-60MHZ相當于40-90nH的走線電感與開關管VDS的輸出電容100PF-620PF的諧振;
100MHZ相當于10-15nH的寄生及走線電感與輸出整流二極管的結電容100PF-200PF的諧振。
D. F3頻段200MHZ-1GHZ;基本為高速數字電路,時鐘電路&RAM/CPU/MCU工作時共模路徑影響,如系統沒有高速的數字電路則測試Data基本無噪聲諧波。
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