对于电子产品,EMI的调试并不可少。对于嵌入式系统的产品来看,尤其是越来越快的时钟信号,越来越小的产品体积,越来越多的通信数据线和越来越多的RF模块。所以供电对小信号的影响越来越大。对于EMI改进的挑战越来越大。尤其是AC-DC的开关电源产品,尽管高频让变压器小型化,让电子产品可以做的越来越小巧。但高频开关切换的同时,带来丰富的谐波干扰,所以EMI的改进是一个难关。开关控制信号上升压越快,高频谐波的能量就越大。下面是16KHz的方波信号,在上升信号分别是1us和10ns的时候。经过FFT分析后,是频域波形上可以清晰的看出,上升信号在10ns的时候,高频谐波的能量越来越大。这对于EMI的比较困难的。 所以很多PWM控制信号需要延缓上升沿信号,但是同时也会让开关MOS的损耗增大。所以在EMI改进和MOS的损耗取得一个平衡。 上面对谐波产生的原因做了一个简单的叙述,对于实际的交流降压直流的开关电源,交流220V输入,存在L线,N线和PE线。传导干扰有共模(CM)和差模(DM)干扰。在对EMC调试的时候,需要对CM和DM的干扰噪声的产生进行认识。以下面的信号电压的流动示意图举例:差模信号是指的图中蓝色信号电压流动,表示流出L线,流回N线 共模信号是指的图中黄色信号电压流动,表示流出L线,流回PE线或流出N线,流回PE线; 了解了CM和DM信号噪声的产生和流经途径,就需要增加EMI滤波器进行消除。常用的就是共模电感,差模电感,X电容和Y电容。将这些滤波器件加入电源线和DUT设备之间。 共模电感顾名思义就是消除共模信号噪声,Cx和Cy电容也是消除共模噪声。电感是将共模噪声转化为热能消耗,共模电感的工作原理: 当共模噪声电流流过两个绕向相反线圈时,就会产生两个相互抵消的磁场,此时共模噪声电流受线圈欧姆电阻以及漏电感的阻尼的影响,一段有干扰信号流过线圈时,线圈即呈现出高阻抗,产生很强的阻尼效果,达到衰减干扰信号作用。Cx和Cy提供低阻通路,将共模噪声迅速转移到大地,而不影响后极的DUT设备。差模电感消除差模噪声,也是转化为热能消耗。Cx将差模噪声转移,不流入后极的DC-DC转换器。一般X 电容的容值允许比Y 电容大,但就会要求必须在X 电容的两端并联一个安全电阻,用于防止电源线拔插时,由于该电容的充放电过程而致电源线插头长时间带电。安全标准规定,当正在工作之中的机器电源线被拔掉时,在两秒钟内,电源线插头两端带电的电压(或对地电位)必须小于原来额定工作电压的30%。选择X电容和Y电容一定要选择合适的耐压等级。防止过压将电容击穿,导致安规电容起到的保护功能失效的; 文章简单描述EMI的基本原理,在实际的产品开发中,还需要应用示波器,频谱仪等仪器,快速找到产品的超标点,从而进行EMI改善;
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