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如何解決適配器設計中的EMI難題

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如何解決適配器設計中的EMI難題

電磁干擾(EMI)是指任何在傳導或電磁場伴隨著電壓、電流的作用而產生會降低某個裝置、設備或系統(tǒng)的性能,或產生不良影響的電磁現(xiàn)象。
適配器電磁干擾,工程師要考慮的主要方面有:電路措施、EMI濾波、元器件選擇、屏蔽和印制電路板抗干擾設計等。
對于設計適配器的工程師來說,電磁干擾問題是一直存在于設計中的一個關鍵問題。如何能解決這個問題?
要解決LED驅動電源的電磁干擾問題,可從以下幾個方面入手。


1.減少電源本身的干擾
①軟開關技術:在原有的硬開關電路中增加電感和電容元件,利用電感和電容的諧振,降低開關過程中的du/dt和di/dt,使開關器件開通時電壓的下降先于電流的上升,或關斷時電流的下降先于電壓的上升,來消除電壓和電流的重疊。
②開關頻率調制技術:通過調制開關頻率fc,把集中在fc及其諧波2fc、3fc…上的能量分散到它們周圍的頻帶上,以降低各個頻點上的EMI幅值。
③元器件的選擇:選擇不易產生噪聲、不易傳導和輻射噪聲的元器件。通常特別值得注意的是,二極管和變壓器等繞組類元器件的選用。反向恢復電流小、恢復時間短的快速恢復二極管是電源高頻整流部分的理想器件。
④ 合理使用電磁干擾濾波器:EMI濾波器的主要目的之一,電網(wǎng)噪聲是電磁干擾的一種,它屬于射頻干擾(RFI),其傳導噪聲的頻譜大致為10KHz~30MHz,最高可達150MHz。


       在一般情況下,差模干擾幅度小,頻率低,所造成的干擾較小;共模干擾幅度大,頻率高,還可以通過導線產生輻射,所造成的干擾較大。欲削弱傳導干擾,最有效的方法就是在電源輸入和輸出電路中加裝電磁干擾濾波器。
        適配器一般采用簡易式單級EMI濾波器,主要包括共模扼流圈和濾波電容。下圖1為常用的適配器濾波器,L、C1和C2用來濾除共模干擾,C3和C4濾除串模干擾。當出現(xiàn)共模干擾時,由于L中兩個線圈的磁通方向相同,經(jīng)過耦合后總電感量迅速增大,因此對共模信號呈現(xiàn)很大的感抗,使之不容易通過,故稱作共模扼流圈。它的兩個線圈分別繞在低損耗、高導磁率的鐵氧體磁環(huán)上。R為泄放電阻,可將C3上積累的電荷泄放掉,避免因電荷積累而影響濾波特性,斷電后還能使電源的進線端L、N不帶電,保證使用的安全性。

圖1:常用的桌上型電源適配器濾波器


⑤ EMI濾波器能有效抑制電源適配器的電磁干擾
圖2中曲線a為不加EMI濾波器時電源適配器上0.15MHz~30MHz傳導噪聲的波形。
曲線 b是加入EMI濾波器后的波形,它能將電磁干擾衰減50分貝(Uv)~70分貝(uV)。顯然,插入EMI濾波器的效果更佳。
設置電磁干擾濾波器加入前后傳輸?shù)截撦d上的噪聲電壓分別為U1和U2,計算公式是20lgU1/U2。
插入損耗用分貝dB表示,分貝值愈大,說明抑制噪聲干擾的能力愈強。

測量加入損耗的電路如圖3所示。e是噪聲信號發(fā)生器,Zi是信號源的內部阻抗,ZL是負載阻抗,一般取50歐姆。噪聲頻率范圍可選10KHz~30MHz。首先要在不同頻率下分別測出加入EMI濾波器前后負載兩端的噪聲壓降U1、U2,再代入公式20lgU1/U2計算出每個頻點的插入損耗值,最后匯出插入損耗曲線。

圖2:加入EMI濾波器前后的情況 


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| 發(fā)布時間:2018.05.26    來源:廣東電源廠家
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