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22個(gè)方向分享開關(guān)電源PCB設(shè)計(jì)與EMC之間關(guān)聯(lián)(三)
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17、電磁場(chǎng)屏蔽機(jī)理分析
圖一:磁場(chǎng)屏蔽原理
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如圖對(duì)照:輸入和輸出的電場(chǎng)干擾可以通過電容傳輸耦合,若增加屏蔽板,則增加了C4的大小,并且C1也會(huì)減小,對(duì)電場(chǎng)干擾起到衰減的目的;
圖二:磁場(chǎng)屏蔽原理
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如圖:磁場(chǎng)屏蔽的特點(diǎn)和磁場(chǎng)不一樣,需要外殼屏蔽,電場(chǎng)只需要平面屏蔽板,故散熱器屏蔽帶來的是電場(chǎng)屏蔽,有的采用外殼封閉式電源則起到了一定磁場(chǎng)屏蔽。
磁場(chǎng)屏蔽原理,磁場(chǎng)通過屏蔽罩會(huì)改變磁路,導(dǎo)致磁力線向周圍擴(kuò)散,中間磁場(chǎng)干擾達(dá)到屏蔽目的。
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18、開關(guān)器件與EMC
對(duì)器件的認(rèn)識(shí)對(duì)EMC也有著重要的意義,比如MOS管,主開關(guān)MOS是很重要的EMC源頭之一,還有整流管的開通以及關(guān)斷也會(huì)產(chǎn)生高頻輻射(原理是電流產(chǎn)生磁場(chǎng),變化的電流產(chǎn)生電場(chǎng));當(dāng)然這里主要是介紹半導(dǎo)體開關(guān)器件,其他的電感變壓器就不做說明了;
開關(guān)器件哪些參數(shù)對(duì)EMC有重要影響,我們常說快管,慢管是以什么作為參照的呢?我們都知道快管開通損耗小,為了做高效率都喜歡用,但是為了EMC順利通過,不得不舍棄效率,降低開關(guān)速度來減弱開關(guān)輻射;
對(duì)于MOS管,開通速度是由驅(qū)動(dòng)電阻與輸入結(jié)電容決定的;關(guān)斷速度是由輸出結(jié)電容與管子內(nèi)阻決定。
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參照以上兩圖,是不同型號(hào)的MOS管,對(duì)比下輸入結(jié)電容和輸出結(jié)電容,2400PF與800PF;780PF與2200PF;一看就知道**個(gè)規(guī)格是快管,**個(gè)是慢管,這時(shí)候決定開關(guān)速度還要與驅(qū)動(dòng)電阻匹配;常規(guī)情況驅(qū)動(dòng)電阻在10R-150R比較多,選取驅(qū)動(dòng)電阻與結(jié)電容有關(guān),針對(duì)快板驅(qū)動(dòng)電阻可適當(dāng)增大,慢管驅(qū)動(dòng)電阻可適當(dāng)減小。
對(duì)于二極管,有肖特基二極管,快回復(fù)二極管,普通二極管,還有一種用的比較少的SIC二極管,開關(guān)速度SIC二極管幾乎為零,等于是沒有反向恢復(fù),開關(guān)輻射*小,并且損耗也*小,唯壹的缺點(diǎn)就是價(jià)格昂貴,故很少用;其次就是肖特基二極管,正向壓降低,反向恢復(fù)時(shí)間短,依次是快回復(fù)和普通二極管;需要在損耗和EMC之間折中;一般可采取改吸收以及套磁珠等措施整改EMC。
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19、EMC之濾波器
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濾波器的架構(gòu)選擇對(duì)濾波器的影響很重要,在不同場(chǎng)合,濾波器是根據(jù)阻抗匹配來達(dá)到濾波效果,大家可根據(jù)此圖的原則參考選取如何濾波;比如*常用的輸出整流橋后采用π型濾波以及輸出端采用LC濾波器。
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濾波器的材質(zhì)對(duì)設(shè)計(jì)濾波電感也是至關(guān)重要,采用不同初始磁導(dǎo)率的材質(zhì)會(huì)在不同頻率段起作用,選錯(cuò)材質(zhì)就完全失去應(yīng)有的效果。
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20、EMC之反激高頻等效模型分析
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先從*簡(jiǎn)單的模型理解EMC:
EMC的路徑,當(dāng)然空間輻射是跟環(huán)路有關(guān),環(huán)路也是路徑構(gòu)造成的;分析出反激高頻等效模型,幫助理解EMC形成的機(jī)理;我們的測(cè)試接收設(shè)備會(huì)從L,N端接收傳導(dǎo),為了減小接收的干擾,就必須讓干擾通過地回路流通而不從L,N端口流向接收設(shè)備;這時(shí)候我們的EMI電感以及Y電容通過阻抗匹配就可以實(shí)現(xiàn);另外原邊的干擾可以通過原副邊Y電容,變壓器雜散電容以及大地耦合到副邊,形成更多的回路;當(dāng)然一些結(jié)電容參數(shù),如MOS管結(jié)電容,散熱器結(jié)電容也能構(gòu)成流通路徑。
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21、輻射的形式以及頻率分布
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這個(gè)圖可能有些抽象,不過正好EMC是很難做到具體,需要給到我們一些啟示,可知:差模輻射是以環(huán)路的形式存在,而共模輻射是以天線的形式發(fā)射;因此正好印證前面說我們布板的時(shí)候開關(guān)環(huán)路的布局以及走線的時(shí)候不要走銳角,常規(guī)走45度,*好是圓弧走線,當(dāng)然走線效率會(huì)比較低。
這些原理基礎(chǔ)知識(shí)理解得好,對(duì)實(shí)際處理EMC工作以及布板很有用那個(gè),如果沒這種意識(shí),可能毫無用處,因?yàn)樘峁┎涣酥苯臃椒?,需要與其他知識(shí)想結(jié)合。
而且這里提的很多原理東西,在很多EMC資料中是看不到的,而且也沒這么集中,需要反復(fù)體會(huì)!
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如圖:一些頻率端與開關(guān)電源產(chǎn)生部位的關(guān)系,這只是一般規(guī)律,不要完全相信;既是規(guī)律又不能盡信是為什么?規(guī)律并不是在所有情況下成立,不同電源的差異也很大,所以原理是幫你分析,而不是按照方法去硬套。
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22、EMC實(shí)例
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根據(jù)傳導(dǎo)實(shí)例,頻率的分布點(diǎn)關(guān)鍵是具體的數(shù)據(jù)與基頻之間的關(guān)系,這個(gè)測(cè)試完后,需要揣測(cè)這些數(shù)值的規(guī)律,可能能發(fā)現(xiàn)什么蛛絲馬跡;當(dāng)然對(duì)于這些頻率如何通過濾波器去解決的手段前面也說過了。
這里是給大家補(bǔ)充一些似乎很神秘的EMC它是怎么來的,感覺不再神秘,而不只是稀里糊涂的采用濾波器解決了問題!