淺談直流穩(wěn)壓電源EMI典型路徑及應(yīng)對(duì)方法
2017-8-18 10:35:13??????點(diǎn)擊：
直流穩(wěn)壓電源的主要干擾源集中在功率開(kāi)關(guān)管、直流穩(wěn)壓電源整流二極管、高頻變壓器、儲(chǔ)能濾波電感等，其引發(fā)主要有五個(gè)典型路徑，如下所示：
1. 高di/dt回路產(chǎn)生差模輻射干擾 。
2. 高dv/dt節(jié)點(diǎn)至地的電容耦合形成共模干擾。
3. 差模電流的傳導(dǎo)耦合干擾。
4. 高頻變壓器及其寄生電容對(duì)共模噪聲的耦合干擾 。
5. 直流穩(wěn)壓電源整流管反向浪涌電流引起的共模干擾。
1、高di/dt回路產(chǎn)生差模輻射干擾
騷擾的路徑為mos，變壓器原邊繞組到電解的環(huán)形回路。在處理無(wú)金屬外殼直流穩(wěn)壓電源的輻射問(wèn)題時(shí)，此騷擾路徑顯得尤為重要。依據(jù)差模環(huán)天線(xiàn)的預(yù)測(cè)公式，在考慮地面反射的情況下；E = 2.6 I A* f *f /D（m V/m），I為騷擾電流，A為環(huán)天線(xiàn)的面積，f為騷擾電流頻率。
由上式可見(jiàn)，減小環(huán)天線(xiàn)輻射的辦法是：降低直流穩(wěn)壓電源電路的工作頻率；控制騷擾電流；
減小直流穩(wěn)壓電源電路的環(huán)路面積。在實(shí)際常用措施中，對(duì)開(kāi)關(guān)管加吸收是較有效的方法，當(dāng)然，能在設(shè)計(jì)時(shí)盡量減小該路徑下的回路面積才是最可取的。
2、高dv/dt節(jié)點(diǎn)至地的電容耦合形成共模干擾。
高dv/dt節(jié)點(diǎn)至地的電容耦合形成共模干擾是直流穩(wěn)壓電源最主要的干擾源。該節(jié)點(diǎn)通過(guò)寄生電容對(duì)地不斷充放電，寄生電容就充當(dāng)了這個(gè)共模通路中的驅(qū)動(dòng)電流源的角色。
開(kāi)關(guān)管正常工作需要直流穩(wěn)壓電源散熱，一般有兩種直流穩(wěn)壓電源散熱方式：通過(guò)絕緣墊片貼直流穩(wěn)壓電源散熱器直流穩(wěn)壓電源散熱，或者通過(guò)絕緣墊片直接貼保護(hù)地直流穩(wěn)壓電源散熱。從平時(shí)的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，第二種直流穩(wěn)壓電源散熱方式的共模噪聲明顯強(qiáng)于第一種，所需的EMI濾波直流穩(wěn)壓電源電路的衰減能力也更強(qiáng)。
如果開(kāi)關(guān)管通過(guò)直流穩(wěn)壓電源散熱器散熱，可以對(duì)直流穩(wěn)壓電源散熱器進(jìn)行接地處理以減小對(duì)保護(hù)地的共模電流。開(kāi)關(guān)管通過(guò)絕緣墊貼于直流穩(wěn)壓電源散熱器上，與直流穩(wěn)壓電源散熱器之間形成寄生電容C1。直流穩(wěn)壓電源散熱器由于其表面面積大，容易與機(jī)殼之間形成寄生電容C2。將直流穩(wěn)壓電源散熱器接直流穩(wěn)壓電源電路地，如下圖右，為共模電流提供一個(gè)回流路徑（橢圓狀回流路徑）分流，流過(guò)的回路的共模電流將大大減小。
同理，也可以在電解負(fù)極加上一個(gè)Y電容，通過(guò)電容的高頻低阻抗的特性，將共模騷擾電流以最短回路引回源端，減輕直流穩(wěn)壓電源輸入口EMI濾波直流穩(wěn)壓電源電路的壓力。
3、差模電流的傳導(dǎo)耦合干擾。
該路徑與1比較類(lèi)似，只是發(fā)射的方式不同，1是以場(chǎng)的方式輻射，3是通過(guò)傳導(dǎo)發(fā)射，影響到直流穩(wěn)壓電源輸入口。通常是通過(guò)EMI濾波直流穩(wěn)壓電源電路來(lái)解決，當(dāng)然在電解上并聯(lián)一高頻電容，也會(huì)將部分騷擾小回路引回源端。
4、高頻變壓器及其寄生電容對(duì)共模噪聲的耦合干擾。
隔離變壓器是直流穩(wěn)壓電源線(xiàn)抗干擾的一種常用措施，用以解決設(shè)備間的電氣隔離，對(duì)于設(shè)備所經(jīng)受的共模干擾也有一定的抑制作用。即便如此，由于繞組與繞組之間的寄生耦合，還是有較強(qiáng)的共模電流從原邊流向副邊。
通過(guò)增加原副邊跨接電容的方式，控制共模電流的路徑，減小共模環(huán)路面積（隔離電容提供更小環(huán)路面積的低阻抗通路，將共模電流引回源端），如下圖所示。隔離電容選取時(shí)也需要注意安規(guī)耐壓?jiǎn)栴}。
另外，通過(guò)對(duì)變壓器的優(yōu)化設(shè)計(jì)，會(huì)大大減小該路徑上的共模電流，常見(jiàn)的手段有：減小原副邊繞組的寄生電容；注意繞組排布順序，減小高dv/dt接點(diǎn)與其它直流穩(wěn)壓電源電路的耦合；條件允許的情況下對(duì)原副邊繞組間增加屏蔽層，屏蔽層接原邊地。
通過(guò)優(yōu)化繞組排布順序，盡量將高dv/dt和高di/dt節(jié)點(diǎn)遠(yuǎn)離。在左邊的繞組結(jié)構(gòu)圖中，A、B為原邊繞組的兩層，C、D為副邊繞組的兩層，原邊繞組和副邊繞組主要由最靠近的A、D兩層的距離和面積決定。因此如果將A、D連接到變換器中dv/dt小的接點(diǎn)，則由原邊耦合到副邊的共模電流就小一些。
盡管增加變壓器繞組間距離可以減小耦合電容，但由于與減小變壓器漏感存在一定矛盾，因此單獨(dú)使用這一方法有時(shí)不能達(dá)到滿(mǎn)意的效果。長(zhǎng)期以來(lái)在工頻變壓器中一直應(yīng)用屏蔽繞組來(lái)降低噪聲與耦合，在開(kāi)關(guān)變壓器中這一方法同樣有效。屏蔽層的接地必須接原邊地，以保證從原邊流向副邊的共模電流通過(guò)屏蔽層返回源端，如果接副邊地的話(huà)，騷擾電流從原邊，經(jīng)過(guò)原邊繞組與屏蔽層的分布電容，直接流向副邊繞組，通過(guò)副邊與原邊對(duì)保護(hù)地之間的分布電容，構(gòu)成回路。由于分布電容的不確定性，此共模電流的路徑變得非常復(fù)雜，且回路面積大，使EMI效果變得很差。
5、直流穩(wěn)壓電源整流管反向浪涌電流引起的共模干擾。
可以通過(guò)增加吸收直流穩(wěn)壓電源電路，對(duì)直流穩(wěn)壓電源整流管的反向尖峰進(jìn)行抑制；另外，可以采用低反向恢復(fù)電流的碳化硅器件，對(duì)于EMI也會(huì)有較明顯的改善。
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