Switching power supply EMI design erfarenhet
1. EMI-källa för strömförsörjning
EMI-störningskällorna för omkopplingsströmförsörjningen återspeglas huvudsakligen i strömbrytarröret, likriktardiod, högfrekvenstransformator, etc. Störningen från den externa miljön på strömförsörjningen kommer huvudsakligen från jitter i elnätet, blixtnedslag strejker och extern strålning.
(1) Strömbrytarrör
Strömbrytarröret fungerar i tillståndet av snabbcykelväxling på/av, och dv/dt och di/dt ändras snabbt. Därför är strömbrytarröret inte bara huvudstörningskällan för elektrisk fältkoppling, utan också huvudstörningskällan för magnetfältskoppling.
(2) Högfrekvenstransformator
EMI-källan för högfrekvenstransformatorn är koncentrerad i di/dt-snabbcykeltransformationen som motsvarar läckinduktansen, så högfrekvenstransformatorn är en viktig interferenskälla för magnetfältskoppling.
(3) Likriktardiod
Likriktardiodens EMI-källa återspeglas huvudsakligen i de omvända återhämtningsegenskaperna. Den diskontinuerliga punkten för den omvända återvinningsströmmen kommer att generera hög dv/dt i induktansen (ledningsinduktans, strökinduktans, etc.), vilket resulterar i stark elektromagnetisk interferens.
(4) PCB
För att vara exakt är kretskortet kopplingskanalen för de ovan nämnda störkällorna, och kvaliteten på kretskortet motsvarar direkt undertryckandet av de ovan nämnda EMI-källorna.
2. EMI-överföringskanalklassificering av switchande strömförsörjning
(1) Sändningskanal för ledstörningar
(1) Kapacitiv koppling
(2) Induktiv koppling
(3) Resistiv koppling
a. Resistiv ledningskoppling genererad av det interna motståndet hos den offentliga strömförsörjningen
b. Resistiv ledningskoppling genererad av gemensam jordimpedans
c. Resistiv ledningskoppling genererad av gemensam linjeimpedans
(2) Överföringskanal för strålningsstörningar
(1) I strömförsörjningen kan komponenterna och ledningarna som kan utgöra strålningsstörningskällan antas vara antenner, så att teorin om elektrisk dipol och magnetisk dipol kan användas för analys; dioder, kondensatorer och strömbrytarrör kan antas vara elektriska dipoler, induktansspolar kan antas vara magnetiska dipoler;
(2) När det inte finns någon skärm är överföringskanalen för elektromagnetiska vågor som genereras av elektriska dipoler och magnetiska dipoler luft (som kan antas vara ledigt utrymme);
(3) När det finns en skärmkropp, överväga luckorna och hålen i skärmkroppen och analysera och bearbeta enligt den matematiska modellen för läckagefältet.
3. Nio viktiga åtgärder för EMI-undertryckning av strömförsörjning
I en switchande strömförsörjning är plötsliga förändringar i spänning och ström, nämligen hög dv/dt och di/dt, de främsta orsakerna till EMI. De tekniska åtgärderna för EMC-design för att förverkliga strömförsörjningen är huvudsakligen baserade på följande två punkter:
(1) Minimera störningskällan som genereras av själva strömförsörjningen, använd metoden för att undertrycka störningar eller generera komponenter och kretsar med mindre störningar, och gör en rimlig layout;
(2) Undertryck strömförsörjningens EMI och förbättra strömförsörjningens EMS genom jordning, filtrering, skärmning och andra tekniker.
Separat sett är de nio stora åtgärderna:
(1) Minska dv/dt och di/dt (minska dess toppvärde, sakta ner dess lutning)
(2) Rimlig tillämpning av varistorer för att minska överspänningen
(3) Dämpande nätverk undertrycker översvängning
(4) Dioder med mjuka återhämtningsegenskaper används för att reducera högfrekvent EMI
(5) Aktiv effektfaktorkorrigering och andra harmoniska korrigeringstekniker
(6) Använd ett rimligt utformat kraftledningsfilter
(7) Rimlig jordningsbehandling
(8) Effektiva skyddsåtgärder
(9) Rimlig PCB-design
4. Kontroll av läckageinduktans hos högfrekvenstransformator
Läckinduktansen hos högfrekvenstransformatorn är en av de viktiga orsakerna till strömbrytarrörets avstängningstoppspänning. Därför blir kontroll av läckinduktansen det primära problemet för att lösa EMI som orsakas av högfrekvenstransformatorn.
Det finns två ingångspunkter för att minska läckinduktansen hos högfrekventa transformatorer: elektrisk design och processdesign!
(1) Välj en lämplig magnetisk kärna för att minska läckinduktansen. Läckinduktansen är proportionell mot kvadraten på antalet varv på primärsidan, en minskning av antalet varv kommer att minska läckinduktansen avsevärt.
(2) Minska isoleringsskiktet mellan lindningarna. Nu finns det ett isolerande lager som kallas "guldfilm" med en tjocklek på 20-100um och en pulsnedbrytningsspänning på flera tusen volt.
(3) Öka kopplingen mellan lindningarna och minska läckinduktansen.
5. Avskärmning av högfrekventa transformatorer
För att förhindra att högfrekvenstransformatorns läckande magnetfält stör de omgivande kretsarna, kan ett skärmband användas för att skärma högfrekvenstransformatorns magnetfältsläckage. Avskärmningstejpen är vanligtvis gjord av kopparfolie, lindad runt transformatorns utsida och jordad. Avskärmningstejpen är en kortslutningsring i förhållande till läckagefältet och dämpar därigenom läckaget av läckagefältet i ett större område.
För högfrekvenstransformatorer kommer relativ förskjutning att ske mellan magnetkärnorna och mellan lindningarna, vilket kommer att orsaka brus (ylande, vibration) i driften av högfrekvenstransformatorn. För att förhindra detta ljud måste transformatorn härdas:
(1) Använd epoxiharts för att binda de tre kontaktytorna på den magnetiska kärnan (som EE, EI magnetisk kärna) för att undertrycka genereringen av relativ förskjutning;
(2) Använd "glaspärlor" (Glaspärlor) lim för att binda den magnetiska kärnan, effekten är bättre.
