近期一直与开关电源接触的比较多,所以这里我大致的分享一些查问的有关EMI资料知识。
开关电源EMI(电磁干扰)设计是确保开关电源在其电磁环境中能正常工作且不对其他设备产生不可接受的电磁骚扰的重要步骤。
以下是对开关电源EMI设计的详细描述:
一、EMI干扰源
开关电源的EMI干扰源主要包括:
功率开关管:工作在On-Off快速循环转换的状态,dv/dt和di/dt都在急剧变换,因此既是电场耦合的主要干扰源,也是磁场耦合的主要干扰源。
高频变压器:EMI来源集中体现在漏感对应的di/dt快速循环变换,是磁场耦合的重要干扰源。
整流二极管:其EMI来源主要集中在反向恢复特性上,反向恢复电流的断续点会在电感中产生高dv/dt,从而导致强电磁干扰。
PCB(印制电路板):作为上述干扰源的耦合通道,PCB的优劣直接对应着对上述EMI源抑制的好坏。
波形:
电机:
二、EMI传输通道分类
传导干扰的传输通道:
容性耦合
感性耦合
电阻耦合,包括公共电源内阻产生的电阻传导耦合、公共地线阻抗产生的电阻传导耦合、公共线路阻抗产生的电阻传导耦合。
辐射干扰的传输通道:
在开关电源中,能构成辐射干扰源的元器件和导线均可以被假设为天线,利用电偶极子和磁偶极子理论进行分析。
无屏蔽体时,电磁波传输通道为空气(可假设为自由空间)。
有屏蔽体时,需考虑屏蔽体的缝隙和孔洞,按泄漏场的数学模型进行分析处理。
三、EMI抑制措施
开关电源EMI抑制的主要措施包括:
减小电源本身产生的干扰源,利用抑制干扰的方法或选择产生干扰较小的元器件和电路,并进行合理布局。
通过接地、滤波、屏蔽等技术抑制电源的EMI并提高电源的EMS(电磁抗骚扰)。
四、EMI滤波器设计
EMI滤波器设计需满足以下要求:
规定要求的阻带频率和阻带衰减,以满足某一特定频率fstop的衰减需求Hstop。
对电网频率低衰减,以满足规定的通带频率和通带低衰减。
在数字信号处理领域普遍认同的低通滤波器概念同样适用于电力电子装置中。设计EMI滤波器时,通常需要考虑将频率高于150kHz的EME(电磁发射)衰减至合理范围内。
五、设计与调试要点
测试未安装EMI滤波器时的传导干扰,并与标准限值相比较,列出(150K~30MHz内)各个频段EMI滤波器所应具有的插入损耗。
设计共模滤波部分与差模滤波部分的参数,确保滤波器能有效地抑制共模和差模噪声。
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