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ACDC和DCDC開關(guān)電源最佳EMI性能的實(shí)現(xiàn)(一）

來源：發(fā)布時(shí)間：2019-04-20 點(diǎn)擊量：1363

ACDC和DCDC開關(guān)電源最佳EMI性能的實(shí)現(xiàn)(一）

電磁干擾（EMI）始終是開關(guān)電源（AC-DC和DC-DC轉(zhuǎn)換器）的潛在問題。如今的開關(guān)電源有很好的電磁發(fā)射和抗干擾的能力。但為了滿足特定的應(yīng)用要求，仍要有正確的濾波電路以確保滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求。本文提供了實(shí)現(xiàn)AC-DC和DC-DC電源的最佳EMI性能以及如何選擇外部濾波器件的指南。

高效率可能導(dǎo)致高噪音
工程師非常熟悉開關(guān)電源的高效率會(huì)帶來小體積和重量輕的優(yōu)點(diǎn)，但許多人也深受電噪聲的困擾。然而，先進(jìn)的設(shè)計(jì)會(huì)選擇使用低噪聲的器件和拓?fù)鋪砀倪M(jìn)噪聲，例如諧振拓?fù)?。“頻率抖動(dòng)”之類的技術(shù)也有助于降低測(cè)量帶寬中的電磁輻射。開關(guān)電源中的噪聲于半導(dǎo)體的快速切換，通常想獲得高效率，開關(guān)波形上升和下降的時(shí)間是以納秒為單位的，高的dV/dt和di/dt電平不能完全被開關(guān)電源所抑制，就有可能在輸入或輸出線上呈現(xiàn)出傳導(dǎo)的電壓或電流尖峰噪聲。根據(jù)傅里葉分析，一般開關(guān)波形的電磁輻射分析如圖1所示，隨著上升/下降時(shí)間Tr， Tf減小，輻射帶寬也隨之增加，而增加的幅度則受到Ton/Tp ［1］波形占空的影響。

開關(guān)電源的傳導(dǎo)噪聲有差分模式（DM）和共模（CM）兩種類型，它們通常在某種程度上同時(shí)存在。DM噪聲為電力線回路之間測(cè)得的電壓。CM噪聲為電源線和系統(tǒng)接地之間測(cè)得，通常為定義阻抗的電壓。這是因?yàn)楣β兽D(zhuǎn)換器通常是高頻CM噪聲的電流源。

開關(guān)電源的示波器或分析儀可以輕松測(cè)量DM噪聲，但CM噪聲需要使用標(biāo)準(zhǔn)終端網(wǎng)絡(luò)，如線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)（LISN）。這包括所需的定義終端阻抗和濾波以隔離來自上游電源的任何影響。LISN由CISPR標(biāo)準(zhǔn)定義，IT設(shè)備通常由CISPR 22規(guī)范，專門測(cè)量AC-DC轉(zhuǎn)換器噪聲但也用于DC-DC轉(zhuǎn)換器。LISN輸出是DM和CM噪聲的加權(quán)組合，因此即使沒有CM噪聲也可以檢測(cè)到一半幅度的DM噪聲。這意味著必須衰減DM和CM噪聲才能滿足CISPR 22及EN 55022標(biāo)準(zhǔn)。

DC-DC轉(zhuǎn)換器輸入濾波器
DC-DC轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)一定會(huì)有噪聲，雖然沒有一個(gè)專門的標(biāo)準(zhǔn)限制，但是整體上必須符合EMC的規(guī)定。板載DC-DC制造商在產(chǎn)品中至少包含一個(gè)并聯(lián)輸入電容，因此噪聲通常都在可以接受的范圍之內(nèi)。開關(guān)電源在應(yīng)用中如果需要更低標(biāo)準(zhǔn)的干擾電平，制造商通常會(huì)建議在外部添加一個(gè)L-C濾波器以降低DM噪聲

有人可能會(huì)想干脆使用較大的L和C值，認(rèn)為這樣可以將噪聲降到最低，但這可能適得其反，因?yàn)殚_關(guān)電源大的電感量可能帶來比較大的直流電阻，造成較大的壓降和銅損，且大電感的磁飽和也是一個(gè)比較突出的問題。較大的L和C值自諧振的頻率點(diǎn)較低，進(jìn)而導(dǎo)致DC-DC輸入有振鈴和過電壓的可能性，甚至有可能讓噪聲頻譜更差。

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