【導(dǎo)讀】如何抑制電磁干擾，一直都是開關(guān)電源模塊設(shè)計(jì)中不可忽視的問題，其不僅關(guān)系到電源模塊本身的可靠性，也關(guān)系到整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定性。全面抑制開關(guān)電源模塊的各種噪聲干擾才會(huì)使開關(guān)電源模塊得到更廣泛的應(yīng)用。
一、電磁干擾的定義
電磁干擾(ElectroMagneticInterference，簡(jiǎn)稱EMI)是指任何在傳導(dǎo)或電磁場(chǎng)伴隨著電壓、電流的作用而產(chǎn)生會(huì)降低某個(gè)裝置、設(shè)備或系統(tǒng)的性能，或可能對(duì)生物或物質(zhì)產(chǎn)生不良影響之電磁現(xiàn)象。
二、電磁干擾的產(chǎn)生
三、抑制電磁干擾的對(duì)策
人們總是想方設(shè)法地將電磁干擾三要素之中的一個(gè)去掉：屏蔽掉騷擾源、隔離開敏感設(shè)備或者切斷耦合途徑。從能量的角度來講，電磁干擾是一種能量，無法不讓它產(chǎn)生，只有用一定的辦法去減小其對(duì)系統(tǒng)的干擾。可用到的方法可分為兩大類：一種是讓能量泄放掉;另一種是把能量給擋在外部。可以說一種方法是減小其產(chǎn)生的幅度，另一種則切斷其傳播途徑。
下面針對(duì)具體的方面一一分析：
1、外界干擾的耦合(輸入端和輸出端)
(1)輸入端
輸入端是整個(gè)電源的入口處，電源內(nèi)部的噪聲也可由此傳播到外部，對(duì)外界造成干擾。通常采用的策略是在輸入加X電容、Y電容、差模電感和共模電感對(duì)噪聲和干擾進(jìn)行過濾。圖1就是一種比較常見的EMI濾波電路。
2、開關(guān)管
在電源模塊的工作過程中，由于開關(guān)管結(jié)電容的存在，開關(guān)管在快速開關(guān)的時(shí)候就會(huì)產(chǎn)生毛刺和尖峰，這樣就會(huì)有一些傳遞或發(fā)射出來。另外開關(guān)管的結(jié)電容和變壓器的繞組漏感也有可能產(chǎn)生諧振而發(fā)出干擾。
對(duì)此可采用的對(duì)策有：
3、變壓器
變壓器是電源模塊的儲(chǔ)能組件，在能量的充放過程中，就可能會(huì)產(chǎn)生噪聲干擾。漏感可以與電路中的分布電容組成振蕩回路，使電路產(chǎn)生高頻振蕩并向外輻射電磁能量，造成電磁干擾。一次繞組與二次繞組之間的電位差也會(huì)產(chǎn)生高頻變化，通過寄生電容的耦合，從而產(chǎn)生了在一次側(cè)與二次側(cè)之間流動(dòng)的共模傳導(dǎo)EMI電流干擾。
對(duì)此可采用的對(duì)策有：
(1)變壓器加屏蔽。
屏蔽可分為電屏蔽與磁屏蔽，電屏蔽主要的作用是將初級(jí)來的干擾信號(hào)與次級(jí)隔離開來。可在初、次級(jí)之間包一層銅箔(內(nèi)屏蔽)，但頭尾不能短路，銅箔要接地，這樣在初級(jí)繞組與銅箔之間形成電容，共模傳導(dǎo)干涉信號(hào)通過電容—銅箔—接地形成回路，不能進(jìn)入次級(jí)繞組從而起到電屏蔽的作用。磁屏蔽則在變壓器外部線包包首尾相連的銅箔(外屏蔽)。銅箔是良導(dǎo)體，高頻交變漏磁通穿過銅箔的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生渦流，而渦流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向正好與漏磁通的方向相反，部分漏磁通就可以被抵消。
4、二極管
二極管在快速截止與導(dǎo)通的過程中會(huì)有尖峰的產(chǎn)生，特別是整流二極管，其在反向恢復(fù)過程中，電路的寄生電感、電容會(huì)發(fā)生高頻振蕩，產(chǎn)生電磁干擾。
對(duì)此可采用的對(duì)策有：
(1)加RC吸收電路，讓二極管的能量能平緩的泄放。
(2)在其陰極管腳套一個(gè)磁珠環(huán)，使其電流不可突變以減小尖峰。
5、儲(chǔ)能電感
(1)類似于變壓器，可對(duì)其加屏蔽。
(2)調(diào)整其參數(shù)，避免與回路的電容產(chǎn)生振蕩。
6、PCB板的布局和走線
準(zhǔn)確的說，PCB是上述干擾源的耦合通道，PCB的優(yōu)劣，直接對(duì)應(yīng)著對(duì)上述EMI源抑制的好壞。同時(shí)PCB板上器件的布局和布線的不合理都會(huì)造成EMI干擾。
對(duì)此可采用的對(duì)策有：
對(duì)于體積較小的DC-DC電源模塊，通常的做法是通過搭建外圍電路來實(shí)現(xiàn)電磁干擾的抑制，以保證應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性。EMC推薦電路如圖2所示，其中①部分用于EMS測(cè)試，②部分用于EMI濾波。
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