電源適配器EMI整改大全

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電源適配器EMI整改大全

電源適配器EMI確實(shí)很難理解，很難有精確的紙面設(shè)計(jì)，但是通過(guò)研究我們還是能知道大概趨勢(shì)指導(dǎo)設(shè)計(jì)，一般來(lái)講，投放市場(chǎng)的電源適配器都是符合對(duì)應(yīng)的EMI標(biāo)準(zhǔn)的，當(dāng)然這里指的是民用標(biāo)準(zhǔn)。若是用軍標(biāo)測(cè)試，相應(yīng)的會(huì)嚴(yán)格一些，所以EUT測(cè)試超標(biāo)很正常。對(duì)電源適配器的EMI和EMC主要影響的幾個(gè)因素在于電源適配器的開(kāi)關(guān)電路,電路板設(shè)計(jì)和接地電路以及開(kāi)關(guān)電路等各個(gè)功能電路等方面.
傳導(dǎo)：
遇到傳導(dǎo)測(cè)試超標(biāo)問(wèn)題，第一步要做的，通常是定位噪聲分量主要是差模還是共模，通常的測(cè)試設(shè)備可以用來(lái)區(qū)分差共模分量，但個(gè)人覺(jué)得太麻煩，并且測(cè)試出來(lái)的是相對(duì)值，并不一定可以具備指導(dǎo)意義。較簡(jiǎn)單的辦法是，在輸入端口并聯(lián)一個(gè)X電容，幾十nF到幾百nF，如果所關(guān)心的頻段測(cè)試通過(guò)了，就說(shuō)明噪聲的干擾主要是差模干擾，或者更準(zhǔn)確地說(shuō)，通過(guò)壓低差模分量，就一定能夠搞定問(wèn)題。

至于差模分量改怎么壓下來(lái)，無(wú)非兩種方案，一是加強(qiáng)差模濾波，二是源頭上降低差模噪聲，下面針對(duì)典型的設(shè)計(jì)來(lái)分析解決方案。

上圖是小功率無(wú)PFC反激電源適配器典型應(yīng)用下的部分原理圖，其中第三個(gè)框內(nèi)所示的器件是差模噪聲的源頭：1）流過(guò)變壓器的電流 2）流過(guò)RCD吸收回路的電流，對(duì)于一般設(shè)計(jì)，漏感通常控制得比較小，前者是差模電流主要貢獻(xiàn)者。

第一個(gè)框和第二個(gè)框都起到了差模濾波的作用，第一個(gè)框利用X電容和共模電感的差模分量來(lái)做差模濾波，第二個(gè)框則利用差模電感和兩個(gè)儲(chǔ)能電解電容作π型濾波。典型應(yīng)用下，兩種一般不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)，即典型應(yīng)用通常有如下兩種：

第一種應(yīng)用下，一部分差模電流被儲(chǔ)能電容吸收后，其余分量全部依賴共模電感Lcm和X電容Cx濾除，這種設(shè)計(jì)通常應(yīng)用于要求傳導(dǎo)EMI接地測(cè)試的場(chǎng)合，Lcm感量比較大，對(duì)應(yīng)的差模分量也比較大，從濾波角度壓低差模分量的措施有三種：1）降低儲(chǔ)能電容C1的ESR和ESL；2）加大X電容Cx容量；3）加大差模電感Lcm的差模分量。

第一種措施受制于電解電容本身特性，發(fā)揮空間不大，第二種措施受制于空間尺寸、待機(jī)功耗（更大的X電容需要更小的放電電阻）等，第三種方案發(fā)揮空間相對(duì)大。我們可以通過(guò)同時(shí)增加共模感量（使用磁導(dǎo)率更高的磁環(huán)、使用尺寸更大的磁環(huán)以及增加繞組匝數(shù)）的方式來(lái)增加差模分量，也可以通過(guò)適當(dāng)降低共模感量的方式來(lái)提升差模感量，簡(jiǎn)單的辦法是：對(duì)于環(huán)形的共模電感，可以在兩個(gè)繞組中間插入一塊矽鋼片，為磁環(huán)提供一個(gè)產(chǎn)生差模磁通的通路，這種方案不會(huì)增加尺寸，也幾乎不增加成本，缺點(diǎn)是會(huì)犧牲一定的共模感量，但通常應(yīng)用下，共模感量的余量是比較充裕的。

第二種應(yīng)用下，差模電流完全依賴儲(chǔ)能電容和差模電感，總體來(lái)講，這種設(shè)計(jì)對(duì)于差模分量的濾波能力是很強(qiáng)的，成本也比較低廉，因?yàn)椴钅ｋ姼锌梢允褂昧畠r(jià)的工字電感。這種設(shè)計(jì)主要問(wèn)題有兩個(gè)：1）電解電容ESR的特性會(huì)導(dǎo)致低溫和常溫下差模濾波效果不佳，而高溫或老化一段時(shí)間后裕量會(huì)變得充足；2）這種設(shè)計(jì)增加了C1的浪涌電流壓力，也增加了C2的紋波電流壓力。由于用于儲(chǔ)能的電解電容容量被分配到差模電感兩端，當(dāng)浪涌測(cè)試時(shí)，絕大多數(shù)浪涌電流都被C1吸收，導(dǎo)致C1失效概率增加；另一方面，絕大多數(shù)高頻分量的紋波電流都被C2吸收，導(dǎo)致正常工作下C2溫升會(huì)顯著高于C1，C2壽命受到影響。

盡管存在上述問(wèn)題，但利用儲(chǔ)能電容構(gòu)成π型濾波的方式由于差模濾波效果好，無(wú)需X電容，成本低，仍然廣泛應(yīng)用在小功率電源適配器產(chǎn)品中。解決上述問(wèn)題的另一種方法是將C2換成低容量的耐紋波電流能力強(qiáng)的薄膜電容，這樣在不降低差模濾波能力的前提下，可以使用大容量的C1增強(qiáng)浪涌電流耐受能力。

如果是PFC橋后的CLC，幾百W都有這樣用的，無(wú)PFC的CLC，用到大幾十W沒(méi)問(wèn)題，只是大功率的一般要求輸出接地，輸入有大共模，通常會(huì)用大共模的差模分量來(lái)濾差模噪聲。

以上的措施，全部是從濾波的角度來(lái)壓低差模分量，除此之外，從噪聲源頭想想辦法，也是可以的。

對(duì)于反激電源適配器，差模分量主要來(lái)自于開(kāi)關(guān)頻率的紋波電流，對(duì)于CCM的方案，可以適當(dāng)增加感量，或者適當(dāng)提升頻率來(lái)增加CCM深度達(dá)到降低紋波電流的目的。

另外，從測(cè)試角度，我們則可以通過(guò)降頻來(lái)避開(kāi)第一個(gè)進(jìn)入傳導(dǎo)測(cè)試頻段的基波/二次諧波/三次諧波等，常用的電源控制IC通常考慮到了這一點(diǎn)，通過(guò)設(shè)計(jì)工作頻率在65KHz（即考慮誤差后的二次諧波仍不會(huì)進(jìn)入傳導(dǎo)測(cè)試頻段）或者130KHZ（即考慮誤差后的開(kāi)關(guān)頻率不會(huì)進(jìn)入傳導(dǎo)測(cè)試頻段）。
5V2A電源適配器如果不需要輸出接地測(cè)emi，共模肯定是不需要的，加了算是過(guò)設(shè)計(jì)

接下來(lái)開(kāi)始談傳導(dǎo)的共模噪聲問(wèn)題了。

傳導(dǎo)共模噪聲個(gè)人總結(jié)通常有幾種路徑：
1）開(kāi)關(guān)動(dòng)點(diǎn)高的dv/dt直接耦合到輸入L/N線
2）開(kāi)關(guān)動(dòng)點(diǎn)高的dv/dt從原邊側(cè)與地平面產(chǎn)生耦合
3）開(kāi)關(guān)動(dòng)點(diǎn)高的dv/dt通過(guò)變壓器耦合到副邊，進(jìn)而從副邊輸出耦合到地平面
4）開(kāi)關(guān)回路高的di/dt產(chǎn)生磁場(chǎng)，耦合到輸入L/N線

以上的地平面指的是大地，以上的前三種均為電場(chǎng)耦合，傳遞路徑是寄生電容；第四種為磁場(chǎng)耦合。

我們可以總結(jié)出針對(duì)電源適配器EMC/EMI的主要幾個(gè)控制技術(shù)是,接地方式,電路措施,EMI濾波,元器件選擇、屏蔽和PCB板抗干擾設(shè)計(jì)等方面,如果能正確合理的對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行解決,那也就是在源頭解決了電源適配器的電磁干擾和電磁兼容這個(gè)問(wèn)題。

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| 發(fā)布時(shí)間：2020.01.02 來(lái)源：

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