开关电源中的EMI分析以及抑制技术

1、开关电源中的开关电源中的EMI分析以及抑制技术分析以及抑制技术The Future of Analog IC Technology The Future of Analog IC Technology内容内容 电磁兼容的简介 开关电源中的电磁干扰分析 电磁干扰的抑制技术33The Future of Analog IC Technology电磁兼容电磁兼容电磁兼容电磁兼容EMC电磁干扰电磁干扰EMI电磁抗干扰电磁抗干扰EMS传导发射传导发射CE辐射发射辐射发射RE传导抗干扰传导抗干扰CS辐射抗干扰辐射抗干扰RSThe Future of Analog IC Technology电磁环境电磁环境

2、The Future of Analog IC Technology 干干扰导致设备系统性能下降、无法工作甚至损扰导致设备系统性能下降、无法工作甚至损坏坏 电网保护装置误电网保护装置误动作，动作，导致电网事故导致电网事故 通信故障、中断，影响飞机导航危及人身安全通信故障、中断，影响飞机导航危及人身安全电磁干扰的危害电磁干扰的危害The Future of Analog IC Technology电子设备损坏的原因电子设备损坏的原因，电磁干扰的危害电磁干扰的危害电磁干扰的危害不容小觑电磁干扰的危害不容小觑The Future of Analog IC TechnologyCISPR14 /EN5

3、5014 家电，电动工具家电，电动工具 CISPR15 /EN55015 照明产品照明产品CISPR22 /EN55022 开关电源开关电源 电磁干扰测试标准电磁干扰测试标准EN55022电磁干扰的标准电磁干扰的标准The Future of Analog IC TechnologyThe Future of Analog IC Technology 干扰源干扰源耦合路径耦合路径敏感设备敏感设备接受机接受机 开关电源开关电源LISN耦合路径耦合路径电磁兼容的三要素电磁兼容的三要素The Future of Analog IC Technology11Current,IswVoltage, Vs

4、w-MOS开通开通关断关断tt干扰源干扰源The Future of Analog IC Technology12Turn-onTurn-offttCurrent, IswVoltage, Vsw-Power Diode干扰源干扰源The Future of Analog IC Technology-变压变压器器，电感中的，电感中的du/dt变化变化干扰源干扰源The Future of Analog IC TechnologyLISN-线路阻抗稳定性网络线路阻抗稳定性网络滤除电力线中的干扰滤除电力线中的干扰阻止开关电源中的干扰进入到电力线阻止开关电源中的干扰进入到电力线在在150k-30MH

5、z频率范围内能够提供稳定的频率范围内能够提供稳定的50ohm电网电网差模噪声差模噪声共模噪声共模噪声1515V VP PC CPSPSLISNZ21C CPSPSV VP P- 反激耦合路径反激耦合路径1共模耦合路径共模耦合路径1616V VD1C CSPSPLISNZ21C CSPSPV VD1D1- 反激耦合路径反激耦合路径2共模耦合路径共模耦合路径1717V VD2D2C CPS2PS2LISNZ21C CPS2PS2V VD2D2- 反激耦合路径反激耦合路径3共模耦合路径共模耦合路径1818D D1 1D D2 2D D3 3D D4 4C CB BS SLISNLISNACACI I

6、S S-反激差模耦合路径反激差模耦合路径I IS SC CEquEqu. .LISN2ZEquivalent Noise Model差模耦合路径差模耦合路径1919The Future of Analog IC Technology 开关电源开关电源LISN耦合路径耦合路径 抑制干扰源抑制干扰源 切断耦合路径切断耦合路径如何抑制如何抑制EMI The Future of Analog IC Technology抑制抑制干扰源干扰源Dutyf1s rtftsf/1tA(t)FFTsfDuty1fA(f)rt1- 20dB/Dec- 40dB/Dec占空比，开关频率，以及占空比，开关频率，以及tr

7、、tf的影响的影响- FFT sfDuty1fA(f)rt1Duty Increasefs IncreasesfDuty1fA(f)rt1Tr/Tf Increasetr=tf-f傅里叶分析傅里叶分析 减小开关频率减小开关频率 减小减小du/dtThe Future of Analog IC Technology抑制抑制干扰源干扰源增大驱动电阻增大驱动电阻增加增加snubber电路电路EMI效率效率平衡平衡The Future of Analog IC Technology不抖频抖频抑制抑制干扰源干扰源FFTThe Future of Analog IC TechnologyMPS 工业抖频电

8、源芯片工业抖频电源芯片抑制抑制干扰源干扰源MPS料号料号HFC0310HF900HFC0500集成集成MOS控制器控制器900V控制器控制器功率功率=80W8W=80WX电容放电电容放电NoNoYes抖频抖频3.5%4%6.7% 高压启动高压启动NoYesYes降频降频 YESYESYES短路保护短路保护YESYESYES过压保护过压保护YES (Latch)YESYES输入欠压保护输入欠压保护HysteresisHysteresisTimer Based斜坡补偿斜坡补偿YESYESYESThe Future of Analog IC Technology抑制抑制干扰源干扰源HFC0500抖频

9、控制电路抖频控制电路2.72uA14pFThe Future of Analog IC Technology抑制差模噪声抑制差模噪声D1D2D3D4CBSLISNACS SI IS SC CEquEqu. .LISN2ZI IS SC CEquEqu. .LISN2Z增大电容或者增大电容或者增加增加LC滤波器滤波器271. 散热器接原边地散热器接原边地- 切断散热器的耦合路径切断散热器的耦合路径V VP P抑制共模噪声抑制共模噪声28C CSPSPV VD1D1CspCpsZcmVD1VP+-+ 输出电压比较低且原边没有屏蔽时，输出电压比较低且原边没有屏蔽时，Vp是主要共模干扰源是主要共模干扰

10、源 输出电压比较高且原边有屏蔽时，需要考虑输出电压比较高且原边有屏蔽时，需要考虑VD1的共模干扰的共模干扰抑制共模噪声抑制共模噪声2. 优化变压器的共模噪声优化变压器的共模噪声C CPSPSV VP PThe Future of Analog IC Technology变压器的共模噪声以及抑制变压器的共模噪声以及抑制BADCC-DA-BBA差C-DA-BBA好B-XC-DX-ABAxx最差2. 优化变压器的共模噪声优化变压器的共模噪声a. 改变变压器的端子来减小改变变压器的端子来减小CpsThe Future of Analog IC Technology变压器的共模噪声以及抑制变压器的共模噪

11、声以及抑制2. 优化变压器的共模噪声优化变压器的共模噪声b. 采用屏蔽较小采用屏蔽较小Cps304-X5-6X-3BAxxBADCipsispC CSPSPCps Ips V VP PC CPSPSLISNZ21The Future of Analog IC Technology变压器的共模噪声以及抑制变压器的共模噪声以及抑制2. 优化变压器的共模噪声优化变压器的共模噪声c. 平衡和干扰对消法平衡和干扰对消法-131BADC4-X5-6X-3BAxxipsisppips=isp，icm=0dC CSPSPCps Csp ips isp pIps VDVP *Cps= VD*(Csp+Ca)VP

12、VDicm1icm2CpsCspZcmVPVD+-+-CaC CSPSP变压器的共模噪声以及抑制变压器的共模噪声以及抑制3434Without CaddWith Cadd2. 优化变压器的共模噪声优化变压器的共模噪声c. 平衡和干扰对消法平衡和干扰对消法-2变压器的共模噪声以及抑制变压器的共模噪声以及抑制35352. 优化变压器的共模噪声优化变压器的共模噪声c. 平衡和干扰对消法平衡和干扰对消法-3变压器的共模噪声以及抑制变压器的共模噪声以及抑制The Future of Analog IC TechnologyPCB布局对噪声的影响布局对噪声的影响 输入环路尽可能的小输入环路尽可能的小 高频环路尽可能小高频环路尽可能小环路小环路小分开不同的环路分开不同的环路环路大环路大环路不分环路不分The Future of Analog IC Te