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電源適配器廠家分享關于開關電源電磁兼容設計

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電源適配器廠家分享關于開關電源電磁兼容設計

在對電磁兼容性設計時，都會面臨三個要素，就是干擾源、耦合途徑和敏感元器件。開關電源電磁干擾是由電壓和電流的突然變化所形成，即只要dV/dt或dI/dt較大，便會對自身形成異常的電磁干擾影響，這是EMI部分.至于EMS，開關電源要有一定抗干擾能力，不能誤觸發，通俗表達就是不能對自身的干擾信號過于敏感。對于EMI方面是發射干擾標準，對于EMS方面是敏感度方面的標準。而大家的耦合途徑，一個是以電磁波的形式從空間傳播，一個是以線路來傳播。開關電源必須能夠抵抗自身的干擾信號，同時開關電源所形成的EMI干擾信號不會對自身形成異常的電磁干擾影響（符合標準或用戶標準）。
一、元件的型號選擇
（一）電路功能的型號選擇
這主要是針對信號而言,對于共模干擾信號,可以用一個共模電感和兩個電容搭建一個濾波電路,對所抑制共模干擾信號有好大的作用,而對于差模干擾信號,能夠增加一個差模工字電感和兩個電容搭建一個∏型濾波電路,同樣這對抑制差模干擾信號有較大的作用.這些電路單能夠應用在強電AC220V上,還可以應用在信號線上,在長距離走線的PCB板上或容易受干擾的信號線上格外有用。
（二）元器件規格的型號選擇
在元件的型號選擇上，對EMC有較大的影響作用，元件的規格設計對整個產品后期EMC設計有較大的幫忙，因此關鍵元件的規格的選擇是十分有重要的。比如：交流AC220V輸入的電源，經過共模電感，而共模電感的電感量和抑制頻率對抗干擾有較大幫助；而開關電源在對MOS管型號選擇時，MOS管的結點電容值對大家后期EMI性能有較大的影響，我們在型號選擇時，要格外重視這方面的標準，不單是原材料型號選擇，倒不如說是規格型號選擇更為合適一些。根據實驗經驗總結，通常反激式開關電源的EMI問題，若以差模干擾信號為主導，能夠增加X電容量，能夠添加工字電感，或是采用∏型濾波電路；根據增加元器件的規格來抑制干擾，比如調節X電容量、改變差模電感量或是增大開關電源的輸入電容等。若以共模干擾信號為主導，能夠添加共模電感，在高頻變壓器的磁芯上面繞一圈銅箔，然后把銅箔接地。
二、元器件的布局及PCB線路板的布線設計
（一）元器件的放置布局需要按照功能設計
元器件的布局主要以功能為單位，把實現同一功能的電路元器件統一放置在一個區域，而且組成同一功能的元器件之間的位置要適度，在符合生產工藝標準的情況下需要盡可能靠在一塊放置.應用在開關電源上，我們可以把開關電源的分為四個模式設計，另一個交流電源輸入回路、另一個MOS管開關回路、另一個直流輸出回路和最后一個就是輸出反饋回路。在每一個回路都需要依據電路原理來做好layout設計。在初級功率回路之中，首先通過輸入電解電容的正端，通過初級電感、MOS管、采集回路，再到輸入電容地；在次級功率回路，由次級電感，通過整流二極管，再到輸出電容。每部分的元器件元器件放置都按照順序設計，這樣不僅節約空間，布線容易，并且電磁兼容性能更加好。
（二）pcb線路板電路板布線
同一功能的元器件相互間的布線依據原理設計來確認，不可以任意接線，不可以覺得同一網絡就可以任意連接在一起就可以了。需要依據電路原理來布線，例如常用的另一個抗干擾電路∏型濾波電路，它是由兩個X電容和另一個共模電感組成，從電路原理來研究，就先通過另一個X電容，再通過共模電感，最后通過另另一個X電容；而不會由于兩個X電容的網絡相同，就會先放置兩個X電容，最后放置共模電容，這樣的濾波效果就相對來說差，與此同時也達不到原來設計的濾波要求，同樣的道理,各功能模塊電路設計也是一樣，我們在放置元器件和pcb線路板布線時，也需要以同樣的原則來設計各功能模塊的布局。
三、開關電源EMC整改
這是許多 新產品需要經歷的過程，針對功率大的開關電源，其受干擾程度會更大，同樣其產生的干擾也更大，相對來說較為難通過檢測。在整改EMC測試中，要研究了解超標的干擾信號。由于電磁兼容問題很難完全用純理論的方法去解釋和整改，這里采取的研究思路是，先通過檢測把問題定位，找到耦合路徑，找到易受干擾的敏感元器件,然后再用理論去研究幫助整改。通過檢測的數據得出超標的段的頻率，針對此段的頻率，找到自身對應的頻率，從電源自身的頻率下手整改，這樣會更加有方向感，與此同時更容易定位問題，減小整改的范圍，不同頻率段對采取不同對策，例如在1MHz以內，可以把重點放增大X電容、添加差模電感或者增加一個小功率的∏型濾波電路來處理；在20-30MHz相互間，可以改變一下對地的Y2電容電容量或者改變一下其位置，可以改變接在一、二次側的Y1電容量，可以在高頻變壓器外面增加銅箔等等。
不僅從頻率下手，也可以研究干擾信號是共模信號干擾或是差模信號干擾，可以對干擾信號的特點采用針對性的對策，可以分別增加差模電感或共模電感，可以改變整流器二極管的特點來處理，可以把快遞二極管FR107改為普通整流二極管IN4007。

在PCBLAYOUT和電路設計上，開關電源的吸收環路設計的盡量小，在輸出整流器管兩端并聯RC濾波器且需要調整合理的參數，在變壓器的輸入電壓引腳加一個電容，把MOS管驅動電阻增大。


開關電源電磁兼容設計


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| 發布時間：2020.12.24    來源：
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