電源設計技術資訊網站

電源設計支援工具   English   简体中文   日本語   한국어

2019.04.11 AC/DC

EMI對策

非隔離型降壓轉換器的設計案例

前一篇文章介紹了主要零件的選型和常數計算的相關內容。本文將介紹降低EMI的對策。

近年來,EMC可謂是電子裝置的重要課題之一。世界各國對EMC都有限制規定,在進行裝置設計時必須滿足相關要求。在此之前,可以說是因為存在當開關電源散佈雜訊時將使裝置的S/N降低,從而使裝置無法滿足規格要求的情況,因此必須採取雜訊對策。

另外,由於偶見混淆EMC和EMI等術語的情況,下面先整理一下這些術語。

・EMI(Electro Magnetic Interference):電磁干擾
  電波和高頻電磁波成為雜訊而影響電子裝置等,或是會造成影響的電磁波。
  -傳導雜訊:經由線纜和PCB板佈線傳導的雜訊
    > 差模(常模)雜訊:發生在電源線之間,且傳輸方向和電流相同的雜訊
    > 共模雜訊:透過金屬外殼等,通過雜散電容等,回到訊號源頭的雜訊
  -輻射雜訊:釋放到空氣中的雜訊

・EMS(Electro Magnetic Susceptibility):電磁敏感性
  指即使受到電磁波的妨礙、干擾(EMI:傳導雜訊及輻射雜訊)也不會引起損壞的能力與耐受性。。

・EMC(Electro Magnetic Compatibility):電磁相容性
  EMI+EMS。輻射(Emission:排放,射極)對策和抗擾性(Immunity:耐受性)的相容及其對策。

EMI從路徑來看,分成傳導雜訊和輻射雜訊,傳導雜訊根據傳導方式,又可以再細分成差動模式雜訊和共模雜訊。

EMI對策

正如在上述術語解說中所述,EMI是會對其他電路造成影響的,因此,其對策的關鍵是防止產生雜訊。產生雜訊的主要原因是大電流開關的節點或線路。基本對策是增加起到電阻匹配和旁路/濾波作用的電容、電阻/電容電路。下面再次給出整體電路,一起來看一下對策要點。

A4_9_ckt

・在輸入端增加濾波器

輸入電壓是帶有漣波的高電壓,並通過內建MOSFET來高速ON/OFF,所以在輸入端增加濾波器可降低雜訊。

・在內建MOSFET的汲極-源極間增加電容

即電路圖中的C8。電容值需要47~100pF左右,耐壓需要500V以上。這種做法可降低高速開關引起的OFF時的突波。另外也是一種緩衝方式。但是,會增加損耗,因此必須注意溫度上升情況。

・給輸出整流二極體D4增加RC緩衝電路

與D4並聯增加C9:500V/1000pF、 R10:10Ω/1W左右。這種做法可降低ON/OFF時產生的尖峰電壓,這與輸入緩衝電路的思路相同。由於常數只是參考值,所以必須先確認實際雜訊後再加以調整。

・在輸出端增加LC濾波器

右側電路圖是在輸出端增加了LC濾波器的示例。L2是10µH,C10是10µF~100µF左右)

輸出電壓中存在著取決於開關頻率的漣波,以及諧波、電感和電容所引起的雜訊。當這些雜訊造成困擾時,在輸出端增加LC濾波器可有效解決該困擾。

A4_9_out

這些是主要的雜訊對策。不論何種方式,都必須測量雜訊,或至少確認雜訊對裝置造成的影響。準確測量雜訊需要具備測量環境和裝置。無法定量測量雜訊值時,有時可以從裝置的S/N等性能層面來掌握是否會造成影響以及影響的程度。

這裡提到的對策,是屬於電源電路結構上的雜訊對策。雜訊的產生也和PCB板佈局、元件配置、元件性能等有關係。在某些情況下,可能需要將LC濾波器由簡單的L型升級為π型或T型,或在電路板上設定遮罩等。

此外,某些裝置規格還必須符合雜訊標準(比如國際無線電干擾特別委員會(CISPR)頒佈的標準等)。當需要滿足某些標準要求時,是需要從設計階段開始就必須謹記的,這一點是非常重要的。

重點:

・作為EMI對策,可以嘗試在輸入端增加濾波器、給開關(D-S間)增加電容、給輸出整流二極體增加緩衝電路。

・針對輸出雜訊,可在輸出端增加LC濾波器。

・PCB板佈局的影響也很大,因此需要結合起來綜合探討。

Power Supply Design Technical Materials Free Download

Power Supply Design Technical Materials Free Download