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2018电源网研讨会:开关电源EMC分析与设计详解
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更新于2024-07-17
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"《开关电源:EMC的分析与设计》是一份关于2018年电源网工程师巡回研讨会的资料,该研讨会重点讨论了开关电源系统中的电磁兼容(EMC)问题。会议在北京、南京等地举行,由杜佐兵主讲,主要内容涉及EMC技术在开关电源系统中的应用,特别是针对瞬态干扰(EMS)如何影响设备性能和功能,以及EMI(电磁干扰)问题的具体分析。 讲座详细探讨了开关电源系统中可能出现的EMI问题,例如传导干扰中的共模与差模电流路径分析,以及辐射干扰的磁场分布。值得注意的是,尽管差模电流的磁场主要在其回路内有效,但共模电流由于没有磁场抵消机制,即使很小也能产生高强度的辐射。举例来说,一个20mA的差模电流和8uA的共模电流在30MHz频率下,即使在3米远处,辐射电场强度都可达到100uV/m,显示出共模电流对EMI的强大影响。 数据结果部分显示了共模电流对电磁辐射的显著贡献,即使是微小的共模电流,如果没有有效的抑制,其产生的RF能量可能与较大差模电流相当。EMI辐射问题的分析还涉及到电磁兼容测试,例如40dB测试,以及实际场景中如分布电容、布线设计对共模电流传播和辐射的影响,比如当共模电流通过信号线和电缆传输,特别是在30MHz以上的频率,可能会转化为辐射发射,成为潜在的电磁污染源。 因此,对于开关电源的设计者和工程师来说,理解和控制这些EMC问题至关重要,以确保产品的电磁兼容性,避免对设备功能和用户通信造成干扰,同时满足相关的电磁兼容标准和法规。"
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开关电源-EMI高频干扰的起因
◼ 以反激电源为例分析:目前<75w的供电系统,反激是最经济实效的!
通过上面的谐波分析:初级漏感是高频干扰最主要的起因,它不能耦合到次级上 !也没有小的阻抗通路,因
此初级漏电感就和Mos管输出电容之间和初级电容之间谐振,电压形成几个震荡(如果没有吸收和clamped
电路这个过程会持续很久)。
初级漏感电流是初级电流的一部分,因此伴随着初级漏感电流的下降的是次级电流的上升,如果没有
clamped电路,电流的下降会非常快,如果加入clamped电路等于把这个过程拉长,电压应力也就减小了。
如上图中,如果不加RCD钳位,电路在DCM模式下,电路可能发生两次振荡,第一次主要是初级漏感Lkp和
Coss的电容引起的引起高的VDS电压,第二次主要是在电路能量耗尽后,励磁电感和Coss电容振荡引起的谐
振!
MOSFET 电压电流波形 di/dt & du/dt
磁场和电场的杂讯与变化的电压和电流及藕合通道(如寄生的电感和电容)直接相关。
直观的理解,减小电压变化率 dv/dt 和电流变化率di/dt 及减小相应的杂散电感和
电容值可以减小由于上述磁场和电场产生的杂讯,从而减小EMI干扰。
■RCD吸收电路 (D
S
, C
S
, R
S
) 将改变MOSFET 关断时的突波振幅与振荡频率,
进而改变了杂讯频谱。
■电压V
ds
波形改变了共模杂讯,电流I
D
波形改变了差模杂讯。
开关电源-EMI干扰源的总结
◼ 以反激电源为例分析:目前<75w的供电系统,反激是最经济实效的!
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Ezreal1990
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