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如何通過提升開關(guān)電源的EMI特性來改善整個(gè)電路的EMI性能
來源:東莞市成良智能科技 發(fā)布時(shí)間:2019-11-27 點(diǎn)擊量:980
為提高開關(guān)電源的功率密度,電源工程師首先想到的辦法是選擇開關(guān)頻率更高的MOSFET,通過提高開關(guān)速度可以顯著地減小輸出濾波器體積,從而在單位體積內(nèi)可實(shí)現(xiàn)更高的功率等級(jí)。但是隨著開關(guān)頻率的提高,會(huì)帶來EMI特性的惡化,必須采取有效的措施改善電路的EMI特性
開關(guān)電源的功率MOSFET安裝在印制電路板上,由于印制電路板上MOSFET走線和環(huán)路存在雜散電容和寄生電感,開關(guān)頻率越高,這些雜散電容和寄生電感更加不能夠忽略。由于MOSFET上的電壓和電流在開關(guān)時(shí)會(huì)快速變化,快速變化的電壓和電流與這些雜散電容和寄生電感相互作用,會(huì)導(dǎo)致電壓和電流出現(xiàn)尖峰,使輸出噪聲明顯增加,影響系統(tǒng)EMI特性。
1 降低開關(guān)電源之MOSFET的dv/dt,可以采取以下有效措施:
較高的Cds可以降低dv/dt并降低Vds過沖;但是較高的Cds會(huì)影響轉(zhuǎn)換器的效率??梢允褂镁哂休^低擊穿電壓和低導(dǎo)通電阻的MOSFET(這類MOSFET的Cds也較?。?。但是如果考慮噪聲輻射,則需要使用較大的諧振電容(Cds)。因此提高Cds則需要權(quán)衡EMI和效率兩者的關(guān)系;
較高的Cgd實(shí)質(zhì)上增加了MOSFET在米勒平臺(tái)的持續(xù)時(shí)間,可以降低dv/dt。但這會(huì)導(dǎo)致增加開關(guān)損耗,從而降低開關(guān)電源之MOSFET效率并且會(huì)提高其溫升。提高Cgd,需要驅(qū)動(dòng)電流也會(huì)大幅增加,驅(qū)動(dòng)器可能會(huì)因瞬間電流過大而燒毀;建議不要輕易添加Cgd;在柵極處添加外部Cgs電容,但很少使用此方法,因?yàn)樵黾訓(xùn)艠O電阻Rg相對更簡單。效果是相同的。
2 降低開關(guān)電源之電路中di/dt,可通過下面措施進(jìn)行改進(jìn):
增加高頻電容減小環(huán)路面積
我們可以采取措施減小高頻電位跳變點(diǎn)的PCB環(huán)路面積。增加高頻高壓直流電容C_IP是減少開關(guān)電源之PCB環(huán)路面積和分離高頻和低頻兩個(gè)部分回路有效措施。
合理增加磁珠抑制高頻電流
為了額外降低di/dt,可以在電路中增加已知的電感,以抑制高頻段的電流尖峰和振蕩。已知的電感與雜散電感串聯(lián),所以總電感值在設(shè)計(jì)者已知的電感范圍內(nèi)。鐵氧體磁珠就是很好的高頻電流抑制器,它在預(yù)期頻率范圍內(nèi)變?yōu)殡娮?,并以熱的形式消散噪聲能量?
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