EMC問題總匯課件

開關(guān)電源EMC總匯

*EMC重要性*EMC的內(nèi)容*開關(guān)電源EMI探討*拓?fù)銭MI分析舉例-----以flyback為例*國際認(rèn)證體系簡介

SantakR&DEMC重要性早在上個(gè)世紀(jì)八十年代初，美國新澤西州一家醫(yī)院產(chǎn)科病房區(qū)的嬰兒死亡率相當(dāng)高。深夜，監(jiān)視嬰兒的監(jiān)視器上的警示燈總是無緣無故地熄滅。對(duì)此，護(hù)士們很惱火，于是她們將監(jiān)視器關(guān)閉，來回逐一巡視。經(jīng)過一番初步調(diào)查后，教授查明了這件事情的真相，原來附近一電視臺(tái)的發(fā)射機(jī)得到美國通信委員會(huì)的許可，在大約午夜后可將其輸出功率提高得相當(dāng)高，但必須在早上六點(diǎn)前，或其它指定的時(shí)間，恢復(fù)到原來的水平。護(hù)士站與每個(gè)嬰兒的監(jiān)視器間的連接電纜在這些干擾頻率處發(fā)生諧振，感應(yīng)的電壓而使監(jiān)視器警示燈熄滅。醫(yī)院在發(fā)現(xiàn)這個(gè)問題之前，已有差不多六名小孩死亡。EMC重要性再有一個(gè)例子：

有這樣的一個(gè)客戶投訴反應(yīng)，當(dāng)在機(jī)房內(nèi)開啟一臺(tái)開關(guān)電源時(shí)，該公司的100M速度的局域網(wǎng)出現(xiàn)速度下降并停止的現(xiàn)象，而10M速度的網(wǎng)絡(luò)卻沒有受影響。關(guān)掉電源，網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正常。后經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該開關(guān)電源的高頻干擾信號(hào)藕合到網(wǎng)絡(luò)線上，使網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障。EMC內(nèi)容基本概念：EMC(電磁兼容性)：ElectromagneticCompatibilityEMI(電磁干擾):ElectromagneticInterferenceEMS(電磁抗擾性)：ElectromagneticSusceptibilityESD（靜電）：ElectrostaticDischargesRS（輻射抗干擾）：RadiatedSusceptibilityEFT(電快速瞬變脈沖群)：ElectronicfasttransientsSURGE(雷擊浪涌)CS(傳導(dǎo)抗干擾)：ConductedSusceptibilityEMC的內(nèi)容EMC=EMI+EMSEMI=Conduction（Harmonic）+RadiationEMI三要素：下為系統(tǒng)級(jí)的，請(qǐng)大家想想PCB級(jí)的。開關(guān)電源EMI探討EMI產(chǎn)生的根源：第一、開關(guān)電源的最大缺點(diǎn)是因切換動(dòng)作（TURN-ON或TURNOFF）產(chǎn)生雜訊電壓為其雜訊源。因切換動(dòng)作的波形為方波，而方波含有很多高次諧波。（dv/dt）第二、由于開關(guān)電晶體的非線性及二極體的反向恢復(fù)特性，電流作快速的非線性變化引起雜訊。（di/dt）T1/d1/Tr諧波幅度（電壓或電流）頻率（對(duì)數(shù)）-20dB/dec-40dB/decAdTr開關(guān)電源EMI探討常用低通濾波結(jié)構(gòu)的劃分思考：對(duì)開關(guān)電源，采用哪種濾波器結(jié)構(gòu)會(huì)比較好？CTL反開關(guān)電源EMI探討電源輸入濾波器的設(shè)計(jì)：共模差模分開設(shè)計(jì)（以型為例）差模電容共模電容共模扼流圈開關(guān)電源EMI探討濾波器共模部分設(shè)計(jì)思考：共模部分為什么不使用型濾波器？？？開關(guān)電源EMI探討濾波器的安裝：板上濾波器無屏蔽的場合濾波器靠近被濾波導(dǎo)線的靠近器件或線路板一端。有屏蔽的場合：在屏蔽界面上開關(guān)電源EMI探討插入Filter前后Noise對(duì)比藍(lán)色為插入Filter前的Noise紫色為插入Filter后的Noise開關(guān)電源EMI探討共模電感的繞制磁珠阻抗共模扼流圈中的負(fù)載電流產(chǎn)生的磁場相互抵銷，因此磁芯不會(huì)飽和。Z=jL+R

RZL1MHz10MHz100MHz1000MHzCommonchoke,Bead需要測量溫升!!Flyback架構(gòu)EMI分析Cds：MOSFET的寄生等效電容，Cj：二極管的節(jié)電容Cj，Cm：MosfetD極對(duì)散熱片雜散電容，Cd：輸出二極管負(fù)極對(duì)散熱片的雜散電容Les：變壓器副邊對(duì)其他繞組的漏感，Lep：變壓器原邊對(duì)其他繞組的漏感Ctx：變壓器原邊與副邊之間的雜散電容，Ce：散熱片對(duì)地的電容

Flyback架構(gòu)的高頻等效模型Flyback架構(gòu)EMI分析Noise源：大的di/dt和dv/dt產(chǎn)生的地方，對(duì)Flyback架構(gòu)來說，會(huì)產(chǎn)生這些變化的主要有：變壓器TX1；MOSFETQ1；輸出二極管D1；芯片的RC振蕩；驅(qū)動(dòng)信號(hào)線；Flyback架構(gòu)EMI分析此處發(fā)生振蕩2此處發(fā)生振蕩1Q1上Vds的波形

MOSFET動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生的Noise：如上圖所示，主要來自三個(gè)方面：①M(fèi)osfet開通、關(guān)斷時(shí)，具有很寬的頻譜含量，開關(guān)頻率的諧波本身就是較強(qiáng)的干擾源。②關(guān)斷時(shí)的振蕩1產(chǎn)生較強(qiáng)的干擾。③關(guān)斷時(shí)的振蕩2產(chǎn)生較強(qiáng)的干擾。

Flyback架構(gòu)EMI分析

振蕩2發(fā)生在MosfetQ1關(guān)斷，副邊二極管由通轉(zhuǎn)向關(guān)斷，原邊勵(lì)磁電感被釋放(這時(shí)Cds被充至2Vc1)，Cds和原邊線圈的雜散電容Clp為并聯(lián)狀態(tài)，再和原邊電感Lp（勵(lì)磁電感和漏感之和）發(fā)生振蕩。放電回路同振蕩1。振蕩頻率為：Q1上Vds在Lp上的振蕩電壓Vlp迭加在Vc1上，致使Vds=Vc1+Vlp。量測Lp=0.4mH；Q1為2611，查規(guī)格書可得Coss=190pF（Coss近似等于Cds）,而此充電板為兩個(gè)管子并聯(lián)，所以Cds=380pF；Clp在200KHz時(shí)測得為Clp=1.6nF。由上式可求得：f=178.6KHz，和右圖中190.5K吻合。

思考：此振蕩對(duì)輻射影響大嗎？Flyback架構(gòu)EMI分析我們可實(shí)行的改善措施有兩個(gè)：1、減小Noise的大?。?、切斷或改善傳播途徑。1.減小Noise的大?。菏紫瓤紤]以下三個(gè)方面：①M(fèi)osfet、Diode動(dòng)作時(shí)，具有很寬的頻譜含量，開關(guān)頻率的諧波本身就是較強(qiáng)的干擾源。

措施：在滿足所要求的效率、溫升條件下，我們可盡量選開關(guān)較平緩的管子。而通過調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電阻也可達(dá)到這一目的。

紅色：47歐姆的驅(qū)動(dòng)電阻

蘭色：62歐姆的驅(qū)動(dòng)電阻可看出：在低頻段效果不明顯；而在高頻段（>8MHz)，62歐姆的驅(qū)動(dòng)電阻明顯好于47歐姆的驅(qū)動(dòng)電阻。

這是因?yàn)椋?2歐姆的驅(qū)動(dòng)電阻將減緩驅(qū)動(dòng)信號(hào)的上升/下降沿。這樣能限制信號(hào)的帶寬。Flyback架構(gòu)EMI分析

②Q1、D1的振蕩1會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的干擾。

措施：*對(duì)寄生電容Cds、Cj的處理：在Q1的ds極、二極管的兩端各并上一681小電容，來降低電路的Q值，從而降低振蕩的振幅A，同時(shí)能降低振蕩頻率f。需注意的是：此電容的能量1/2Cu2將全部消耗在Q1上，所以管子溫升是個(gè)問題。解決的辦法是使用RCsnubber,讓能量消耗在R上。同時(shí)R能起到減小振幅的作用。

*對(duì)變壓器的漏感Le的處理：1。變壓器采用三明治繞法，以減小漏感。2。在變壓器的繞組上加吸收電路。3。減小Q1D極到變壓器的引線長度。（此引線電感和漏感相迭加）采取上述措施降低振蕩1的影響之后，

得右圖。Flyback架構(gòu)EMI分析同樣從上節(jié)的分析中，可看出Nosie的傳播途徑主要是通過變壓器的雜散電容Ctx；Mosfet/Diode到散熱片的雜散電容Cm/Cd；及散熱片到地的雜散電容Ce等途徑而耦合到LISN被取樣電阻所俘獲。

措施一：在Rs的地端和C2的地間接一個(gè)

Y電容（４７２）。原理分析：它的作用是雙重的，一是為Mosfet動(dòng)作產(chǎn)生且串到變壓器副邊的noise電流（如I4）,提供一個(gè)低阻抗的回路，減小到地的電流。二是為二次側(cè)Diode產(chǎn)生的且串到變壓器原邊的noise電流提供低阻抗回路，從而減小流過LISN的電流。其效果如右圖：

紅色：未改善之前

蘭色：采取措施之后Flyback架構(gòu)EMI分析

措施二：變壓器加法拉第銅環(huán)：變壓器是Noise傳播的主要通道之一，其中初級(jí)線圈和次級(jí)線圈間雜散電容Ctx是重要因素。而在變壓器內(nèi)部加法拉第銅環(huán)是減小Ctx的有效的方法之一。Flyback架構(gòu)EMI分析

措施三：散熱片接Rs的地端：

目的為了將散熱片－Ce—地－LISN這一支路旁路掉，從而減小到地的電流。其效果如下圖：可看出，在低頻時(shí)較有效；在高頻時(shí)，

效果不明顯，這主要是因?yàn)樵诟哳l時(shí)，管腳直接對(duì)地的電容已有相當(dāng)?shù)淖饔谩?/p>

紅色：散熱片未接地

蘭色：散熱片接地國際認(rèn)證體系簡介歐洲地區(qū):

認(rèn)証EMCMark EMC, Standard 分為EMI(電磁干擾測試)&EMS(電磁相容測試)兩部份, 1.EMI部份為EN55022,EN61000-3-2,EN61000-3-3 2.EMS部份為EN55024內(nèi)含7項(xiàng)測試:EN55022為RadiationTest&ConductionTest(傳導(dǎo)&幅射測試);EN61000-3-2為HarmonicTest(電源諧波測試);EN61000-3-3為FlickerTest(電壓變動(dòng)測試)EN61000-4-2為ESDTest(靜電測試);EN61000-4-3為RSTestEN61000-4-4為EFTTest(電子快速脈衝測試);EN61000-4-5為SurgeTest(雷擊測試)EN61000-4-6為CSTest

(傳導(dǎo)耐受度測試);

EN61000-4-8為PFMFTestEN61000-4-11為DIPTest(電壓突降測試)國際認(rèn)證體系簡介美洲地區(qū):

認(rèn)証EMIMark FCC(強(qiáng)制性) Standard FCCPart15(EMI電磁干擾測試) 申請(qǐng)方式 1.ClassA自我認(rèn)証 2.ClassBDOC自我認(rèn)