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EMI是指開關電源的控制方式因為是采用脈沖寬度調制技術,當高頻通斷狀態時,開關管、變壓器、整流二極管等功率器件在快速瞬變過程中,會產生較強的諧波和尖峰干擾噪音,然后通過輸入輸出線、分布電容的傳導、空間輻射、串擾等耦合途徑影響周圍電子設備及自身正常工作。
開關電源自身產生的電磁干擾占有很寬的頻帶和較強的幅度,如果控制不當會產生電磁干擾污染電磁環境。隨著開關頻率的提高、輸出功率的增大而增強,已經對電子設備正常運行產生了威脅。因此如何抑制開關電源的電磁干擾,已經成為工程師面對的關鍵設計問題之一。
干擾源主要有四個部分:
1、開關管工作在On-Off快速循環轉換的狀態時,dv/dt與di/dt都會在急劇變換,是電場耦合和磁場耦合的主要干擾源。
2、變壓器的EMI是漏感對應的di/dt快速循環變換,是磁場耦合的重要干擾源。
3、整流二極管的EMI是在反向恢復特性上,反向恢復電流的斷續點會在電感(引線電感、雜散電感等)產生高 dv/dt,導致強電磁干擾。
4、PCB是以上三點干擾源的耦合通道,所以它的質量直接影響到EMI的效果。
在傳導干擾的傳輸通道有容性、感性、電阻耦合等方面,而輻射干擾的傳輸通道主要是干擾源產出電磁波通過空氣等介質進行傳導。
在開關電源中,電流和電壓的突變(高dv/dt與di/dt)是產生EMI的主要原因。因此抑制措施主要是減少電源產生的干擾源,利用抑制干擾方法,把元器件及電路合理布局,可通過接地、濾波、屏蔽等方法抑制EMI及提高EMS。
抑制主要由下面幾個方面入手:
1、降低電流電壓突變其峰值與減緩斜率。
2、壓敏電阻的合理使用,降低浪涌電壓。
3、采用軟恢復特性二極管,降低高頻段EMI。
4、有源功率因數校正。
5、合理接地及屏蔽措施。
6、合理設計PCB、電源線及濾波。
7、阻尼網絡抑制過沖。
傳導解決方法主要有:
1、調整輸入端濾波電路,如差模干擾可加入差模電感,調整電感量等。
2、調整整流管吸收電路參數,Y電容位置及參數。
3、改變mos驅動電阻。
4、開關環路及變壓器與輸出二極管等元件構成的電路環盡量小。
5、輸出接共模。
輻射解決方法部分跟上述所說方法差不多,其它的主要有:
1、調整RCD緩沖電路。
2、mos并聯小吸收電路。
3、變壓器包銅箔。
4、改變Y電容支路阻抗。
5、在整流管上串磁珠。
一般EMS的問題主要方式是加入PFC校正電路、電源濾波器、熱敏電阻、空氣放電管、壓敏電阻等。
隨著時代的發展,電子設備將會越來越多,而開關電源也會向著高功率密度、小型化發展,EMI問題不容忽視,將會成為決定其穩定性的關鍵因素之一。