我們在進行電子產(chǎn)品或設備進行EMI分析時先要分析系統(tǒng)的干擾的傳播路徑;開關(guān)電源的騷擾信號(源)通過FLY電源來進行如下舉例說明:(其它拓撲結(jié)構(gòu)均大同小異)三大器件:開關(guān)MOS管;開關(guān)變壓器;輸出整流二極管;
如果在我們產(chǎn)品設計測試時出現(xiàn)EMI超標的情況,如果我們能通過分析路徑或者知道干擾源的路徑對解決問題就變得輕松!在實際應用中我將EMI的耦合路徑進行總結(jié)-為設計提供理論依據(jù)??!
EMI的傳播路徑:感性耦合;容性耦合;傳導耦合;輻射耦合!
在電磁兼容設計中;我的基本的理論是:A.確認噪聲源B.了解噪聲源的特性C.確認噪聲源的傳播路徑;D.分析確認清楚后成本最佳化設計;對于開關(guān)電源系統(tǒng)-《開關(guān)電源電磁兼容進級設計與優(yōu)化》我就噪聲源進行了總結(jié)分析,電磁兼容的三要素是重點;
分析框圖結(jié)構(gòu)如下:
從上面的三要素中,我們對EMI的傳播路徑:空間耦合和傳導耦合比較熟悉;我們實際也是重點在運用上述的理論來進行我們的實踐指導;在實際進行電路設計時我們PCB的設計也很關(guān)鍵;基本60%的EMC問題都是PCB設計的問題,PCB的設計問題受限于產(chǎn)品的PCB形狀大?。Y(jié)構(gòu)&端子接口的位置影響會導致我們《開關(guān)電源:EMC的分析與設計》例外的EMC的問題!
EMI傳導干擾的以下幾種路徑:(總的EMI的耦合路徑)在電路中的分析如下:
上面的架構(gòu)是在電源設計應用中非常典型的供電系統(tǒng)架構(gòu)!上面的原理路徑示意框圖涉及到的信息非常廣,可以延伸到不同的電源拓撲結(jié)構(gòu);涉及到系統(tǒng)的傳導理論,輻射理論;如果電路你當做是標準的PFC大功率應用電路;這時候你就會考慮30MHZ-300MHZ的騷擾功率的問題!如果電路結(jié)構(gòu)前級輸入是低壓的交流輸入(例如12VAC)這個電路可以是標準的升壓(BOOST)電路結(jié)構(gòu);改變一下電感,開關(guān)MOS及輸出二極管的位置;這個電路就可以變成高壓或中低壓的降壓(BUCK)電路;也就是說這類電路的應用在EMI的問題表現(xiàn)及處理上都可使用同樣的等效結(jié)構(gòu);再來處理EMI的問題就非常類同了!圖中已示意出PCB布局布線容易出現(xiàn)的耦合EMI路徑Issue!下面進行詳細分析:
A.在實際中我們還有10%的EMI的問題也是眾多設計師們沒有注意的問題!從而要從PCB的分析來入手??!分析框圖結(jié)構(gòu)如下:
1.感性耦合路徑問題
注意電路中的感性元器件:電感 及 變壓器等等;
2.容性耦合路徑問題
注意電路中任意相近的兩根電流導線都會存在分布電容耦合:臨近PCB走線 及 關(guān)鍵走線&連接線等等;
B.我在進行特殊例分析時就出現(xiàn)實際的案例;EMI傳導設計-中高頻部分優(yōu)化我們共模濾波器沒有明顯的效果;分析框圖結(jié)構(gòu)如下:
如果我們的EMI電路的濾波電路使用2級濾波器結(jié)構(gòu);當共模電感大小和結(jié)構(gòu)無論怎么調(diào)整測試都不能解決>500KHZ- -10MHZ的EMI傳導問題;首先通過EMI的路徑分析;如果使用2級共模濾波器(共模電感感量及繞制OK?。┩耆銐蚪鉀Q150KHZ-10MHZ的傳導干擾;如有問題就要進行分析如下:
1.檢查PCB設計電路中的BUCK/BOOST(或PFC電路)電感距離輸入EMI濾波器的位置;BUCK/BOOST電路的高壓電容的環(huán)路及續(xù)流二極管的環(huán)路面積情況,重點分析檢查其走線是否靠近輸入濾波器走線!進行基本的PCB布局布線分析!!
2.采用最簡單有效的方式來判斷問題;使用一個磁環(huán)將交流輸入電源線繞3圈及以上;EMI超標點立刻降低或消失,甚至通過EMI測試???分析數(shù)據(jù)??!
3.通過上面的磁環(huán)驗證很明顯我們可以找到解決問題的方法:去掉1級共模電感;使用一個雙線并繞的共模電感(1-5mH均可)放置在電路板的電源線入口進行測試;測試EMI測試數(shù)據(jù)是否達到5dB以上的裕量!從而可以確定問題;
由此確定好系統(tǒng)的EMI路徑后,按照我的理論將電路板PCB布局布線進行優(yōu)化,使用最優(yōu)化的EMI濾波器結(jié)構(gòu)可以節(jié)省很大的設計成本!
如下電路板的PCB布局布線就是典型上述設計例外情況:
測試傳導數(shù)據(jù):400K-3MHZ的EMI傳導測試數(shù)據(jù)很高!
該電路板為帶PFC電源設計的3in1 信息&控制&顯示TV板
按照上面的1,2,3條進行檢查同時解決了EMI問題!
上面的布局布線PFC的兩個環(huán)路就出現(xiàn)了上圖示的耦合問題;調(diào)整一下布局布線結(jié)構(gòu)可以將其中一只共模電感移到交流輸入端口;不想進行任何改變的話,在交流輸入口增加雙線并繞的共模電感(3-5mH)也可以直接搞定!
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