随着科技的发展,半导体材料的进步,PD电源正在朝着小型化,高频化,大功率的方向前进,EMC设计变得越来越具有挑战性,EMC包含EMI和EMS,EMI包含RE、CE、Harmonic、Flicker,EMS包含ESD、EFT、Surge、RS、CS、DIP、PFM,由于RE和CE不确定性大,变量多等因素,导致其难度更大,耗时更长,本文主要介绍RE和CE的一些实用调试方法。
CE分为差模噪声和共模噪声,其中差模噪声的源头为开关电流经过BUS电容滤波后,少量残余电流经线路传输到输入口和LISN,传输示意图如下所示:
差模噪声主要由滤波器来滤除,滤波方式有LC滤波和π型滤波,LC滤波器放置在交流线路上,L通常采用共模电感的差模分量,配合X电容来衰减噪声,此种方式滤波器尺寸较大,成本较高,但是后级BUS电容承受的浪涌电流小,电容温度低,π型滤波器通常由在BUS电容中间增加差模电感组成,滤波器尺寸较小,成本较低,但是L后面的BUS电容电流应力较大,温度较高。
共模噪声的源头主要是功率器件高频工作时产生的电压瞬态变化,传输示意图如下所示:
其中一条路径为通过Cps和Cse流向副边和大地,另一条路径为通过Cpe直接到大地。
共模噪声的抑制措施主要有以下几种方式:
- 功率电路的原副边之间增加Y电容,为共模噪声提供低阻抗路径
- 变压器内增加屏蔽绕组或者调整绕组的动点和静点的位置
- 输入或输出增加小感量的共模电感,抑制高频段的噪声
- 变压器绕组及开关管动点远离输入线
RE为通过空间电磁波传播的噪声,功率器件高频开通、关断操作导致电流和电压的快速变化是产生RE的主要原因,RE噪声的抑制措施主要有以下几种方式:
- 增加驱动电阻,降低开关管的开通速度,减小dv/dt和di/dt,降低噪声幅值。
- 减小功率回路以及驱动回路的面积。
- 输入输出增加小感量的共模电感,减少噪声经线路发射。
- Y电容将流过变压器的共模电流旁路为差模电流,该回路为辐射干扰源,回路面积应越小越好。
- 主开关管漏极为强干扰源,RCD吸收可以减弱此干扰量,RCD越靠近漏极辐射量则越小。
- 增加屏蔽,注意屏蔽应接噪声静点,比如BUS电容或输出电容的GND