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方案

反激式開(kāi)關(guān)電源EMI設(shè)計(jì)與整改(3)

發(fā)布時(shí)間 2020-04-27 |

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前兩期文章先后介紹了EMI基礎(chǔ)知識(shí)及傳導(dǎo)定量設(shè)計(jì)方法，受到了工程師們的高度關(guān)注。

本期，芯朋微技術(shù)團(tuán)隊(duì)為大家分享反激式開(kāi)關(guān)電源的輻射定性分析方法及典型整改案例。

01

輻射定性分析方法

麥克斯韋方程組揭示了電場(chǎng)、磁場(chǎng)的來(lái)源及關(guān)系，并預(yù)言了電磁波的存在，奠定了經(jīng)典電磁場(chǎng)理論。在此基礎(chǔ)上，引入“矢量勢(shì)”的概念，并增加庫(kù)倫規(guī)范和洛侖茲規(guī)范限定條件，進(jìn)而得到小環(huán)天線輻射場(chǎng)的磁場(chǎng)和電場(chǎng)強(qiáng)度表達(dá)式：

其中，S為環(huán)形面積，r為輻射源到輻射測(cè)試處的距離，λ為波長(zhǎng)，I為環(huán)路中的電流大小，Z為波阻抗（常數(shù)，120π），θ為輻射方向與測(cè)試位置的夾角。

上式可定性指導(dǎo)反激式開(kāi)關(guān)電源的輻射整改：

環(huán)路面積越小，輻射量越?。?/span>
負(fù)載電流越小，輻射量越小；
測(cè)試距離越遠(yuǎn)，輻射量越?。?/span>
工作頻率越高，輻射量越大；
垂直方向和水平方向測(cè)試到的輻射強(qiáng)度不同。

02

輻射整改案例

案例一 Y電容回路影響

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：基于PN8386P+PN8306H的5V3.4A充電器，不同Y電容回路，垂直方向輻射相差6dB以上。

原因分析：Y電容將流過(guò)變壓器的共模電流旁路為差模電流以改善EMI，該回路為輻射干擾源，回路面積越小EMI越好。

基于PN8386P+PN8306H的5V3.4A充電器PCB布線

CY1回路輻射測(cè)試結(jié)果(CY1=1nF，移除CY2)

CY2回路輻射測(cè)試結(jié)果(CY2=1nF，移除CY1)

案例二 RCD回路影響

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：基于PN8235+PN8306H的5V3.4A充電器，不同RCD吸收回路布線，垂直方向輻射相差10dB以上。

原因分析：主開(kāi)關(guān)管漏極為強(qiáng)干擾源， RCD吸收用以減弱此干擾量，RCD越靠近漏極輻射量則越小。

RCD吸收遠(yuǎn)離主開(kāi)關(guān)管漏極PCB布線及輻射測(cè)試結(jié)果

RCD吸收靠近主開(kāi)關(guān)管漏極PCB布線及輻射測(cè)試結(jié)果

案例三 di/dt影響

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：基于PN8160M的12V1.5A適配器，不同型號(hào)輸出整流二極管，垂直方向輻射相差3dB以上。

原因分析：在電流連續(xù)模式下，輸出二極管反向恢復(fù)特性不同，di/dt引起的輻射能量不同。

基于PN8160M的12V1.5A適配器PCB布線

DO201-AD封裝5T100輻射測(cè)試結(jié)果

TO277封裝的10V80輻射測(cè)試結(jié)果

案例四 dv/dt影響

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：基于PN8680M的12V1A適配器，主開(kāi)關(guān)管是否并聯(lián)Cds電容，垂直方向輻射相差3dB以上。

原因分析：Cds可減緩主開(kāi)關(guān)管Vds的dv/dt，減小輻射量。

基于PN8680M的12V1A適配器PCB布線

無(wú)Cds電容輻射測(cè)試結(jié)果

有Cds（33pF）電容輻射測(cè)試結(jié)果

案例五輸出工模電感影響

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：基于PN8160H的12V2A適配器，是否帶輸出共模電感，垂直方向輻射相差6dB以上。

原因分析：輸出共模電感可有效阻礙共模干擾電流通過(guò)輸出線向外輻射能量。

基于PN8160H的12V2A適配器PCB布線

無(wú)輸出共模電感輻射測(cè)試結(jié)果

有輸出共模電感輻射測(cè)試結(jié)果

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